产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法

摘要

本发明公开了产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法。其不再使用狭缝长度来决定光纤光栅的长度，而是使用实际相位掩模板的有效长度来决定光纤光栅长度，因为如果光纤和相位掩模板之间的间隙是恒定则光纤光栅长度将与紫外曝光过的相位掩模长度成正比。因此，如果使用长度精准的短的相位掩模，则可以产生长度精准的短光纤光栅。本发明所述生产技术具有如下优点：能够刻写具有精确长度的超短光纤光栅；能够刻写反射率非常低光纤光栅及光栅串；能够形成较大半高宽的反射光谱；能够刻写反射光谱线光滑无噪音的光纤光栅，能够精确调整每个光纤光栅的反射率。

权利要求

1.一种产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法，其特征在于：包括，选取光纤(100)和相位掩模板(200)，所述相位掩模板(200)区分为正面和背面，所述背面为光滑平面，所述正面设置有均匀的光栅(201)；

所述光纤(100)放置于所述相位掩模板(200)的正面，并采用紫外光束直接垂直照射在所述相位掩模板(200)的背面；

所述紫外光束通过所述相位掩模板(200)正面的光栅(201)产生衍射，同时，衍射光在所述光纤(100)上进一步产生干涉，形成干涉条纹，而所述干涉条纹使得所述光纤(100)沿轴向的折射率产生周期性变化，形成所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅(600)；

利用实际相位掩模板(200)上光栅(201)的长度来决定所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅(600)的长度，而不通过设置狭缝(D)来决定紫外光束在所述光纤(100)上的曝光长度，所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅(600)的长度与所述紫外光束曝光过的相位掩模板(200)上光栅(201)的长度成正比。

2.如权利要求1所述的产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法，其特征在于：所述光纤(100)采用非载氢的光纤(100)。

3.如权利要求1或2所述的产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法，其特征在于：

所述相位掩模板(200)正面的光栅(201)为均匀光栅。

4.如权利要求3所述的产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法，其特征在于：所述相位掩模板(200)上的光栅(201)的长度范围为0.05～0.1mm。

5.如权利要求4所述的产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法，其特征在于：经过曝光所形成的所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅(600)的反射率在0.01％至1％之间。

6.如权利要求5所述的产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法，其特征在于：所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅(600)的反射光谱曲线的FWHM大于4nm，且反射光谱曲线光滑无噪音。

说明书

产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及多点式光纤传感技术领域，特别是一种同波长，宽光谱、低噪音、低反射率光纤光栅串的设计和生产技术。

背景技术

[0002] 近十年来，基于光纤光栅阵列的分布式传感系统已被广泛应用于各种领域，例如铁路，机场，边界入侵报警，隧道火灾报警，管道泄漏报警等，以及井内被动或主动式地震波信号测量的检波系统。系统性能在很大程度上取决于光纤光栅阵列的性能，特别是对地震波信号测量，如反射率，带宽，SMSR。但对于所有应用来说，系统的信噪比仍然太低，部分是由于光纤光栅(FBG)的低性能造成的。对这种光纤光栅的具体要求是：

[0003] 一、低射率,一般在0.01％～1％之间。因为光会在光栅之间来回多次反射，第一次的反射作为信号，二次及更高次的反射是会作为噪音叠加到第一次反射的信号上。二次及更高次的反射的强度与光栅的反射率有关，反射率越低，二次及更高次的反射的强度与第一次的反射光强度比就越小。所以低射率可提高信噪比。

[0004] 二、两个相邻光纤光栅之间的反射率差异比小于1％。

[0005] 三、大的反射谱线半高带宽：FWHM大于4nm。

[0006] 四、反射光谱曲线光滑无噪音(即局部细小的无规则的突变)。

[0007] 目前制造这种光纤光栅的工业制造技术主要是使用啁啾相位掩模板，用啁啾相位掩模板在载氢的光纤上用紫外光刻写4～10mm长的“平顶”型光纤光栅。

[0008] 这些技术有三个主要问题：

[0009] 一、啁啾相位掩模本身不是无缺陷的，它具有“自己的啁啾噪声”，因此用啁啾相位掩模板刻写的光纤光栅具有3～20％的噪声。

[0010] 二、在光纤光栅刻写作过程中，由于紫外光栅光束的不均匀，及曝光的不完美的边迹轮廓，这也将在光纤光栅反射光谱上产生额外的波纹，即噪声。

[0011] 三、对于光纤上的每个光纤光栅的性能测量，目前的技术只能测量第一个光纤光栅，而剩下的光纤光栅则不测量，它们是被“盲目”刻写出来的，它们的性能依赖于制造工艺的重复性。但实际上重复性并不理想，相邻两个反射差光纤光栅的反射率可达1dB(20％)。

[0012] 为了生产这种特殊类型的光纤光栅，需要在光纤上刻写均匀的超短周期光纤光栅作为单独的光纤光栅，但实际利用一般的相位掩模生产超短的光纤光栅非常困难，例如100um以下的光纤光栅。

发明内容

[0013] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

[0014] 鉴于上述和/或现有的光纤光栅串中存在的问题，提出了本发明。

[0015] 因此，本发明其中的一个目的是提供一种产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅串的方法，其可以产生长度精准的超短光纤光栅。

[0016] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法，其包括，选取光纤和相位掩模板，所述相位掩模板区分为正面和背面，所述背面为光滑平面，所述正面设置有均匀的光栅；所述光纤放置于所述相位掩模板的正面，并采用紫外光束直接垂直照射在所述相位掩模板的背面；所述紫外光束通过所述相位掩模板正面的光栅产生衍射，同时，衍射光在所述光纤上进一步产生干涉，形成干涉条纹，而所述干涉条纹使得所述光纤沿轴向的折射率产生周期性变化，形成所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅。

[0017] 作为本发明所述产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法的一种优选方案，其中：所述光纤采用非载氢的光纤。

[0018] 作为本发明所述产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法的一种优选方案，其中：所述相位掩模板正面的光栅为均匀光栅。

[0019] 作为本发明所述产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法的一种优选方案，其中：利用实际相位掩模板上光栅的长度来决定所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的长度，而不通过设置狭缝来决定紫外光束在所述光纤上的曝光长度。

[0020] 作为本发明所述产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法的一种优选方案，其中：所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的长度与所述紫外光束曝光过的相位掩模板上光栅的长度成正比。

[0021] 作为本发明所述产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法的一种优选方案，其中：所述相位掩模板上的光栅的长度范围为0.05～0.1mm。

[0022] 作为本发明所述产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法的一种优选方案，其中：经过曝光所形成的所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的反射率在0.01％至1％之间。

[0023] 作为本发明所述产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法的一种优选方案，其中：所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的反射光谱曲线的FWHM大于4nm，且反射光谱曲线光滑无噪音。

[0024] 本发明的另一个目的是提供一种生产宽光谱低噪音低反射率光纤光栅串的方法，其能够实现测量和精确调整每个光纤光栅的反射率。

[0025] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种生产宽光谱低噪音低反射率光纤光栅串的方法，采用一个在线光栅光纤作为参考光纤光栅来精确测量所述光纤光栅串上的每一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅，且单个所述宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的刻写、测量、反射率调整以及退火工序一次性连贯完成。

[0026] 作为本发明所述生产宽光谱低噪音低反射率光纤光栅串的方法的一种优选方案，其中，所述生产方法包括，

[0027] 选用一台测量光纤光栅反射光谱重复性的光学仪器(如光谱仪，或者可调激光器)；

[0028] 在非载氢的光纤上标记好所有需要刻写宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的位置；

[0029] 在光纤的前端接入一个参考光纤光栅，其中心波长需要比所刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅波长小15nm，以避免所刻写宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的包层模损耗造成对测量精度的影响，参考光纤光栅的反射率进行预先精确测量；

[0030] 宽带光源的光从环形器的一端进入参考光纤光栅，且环形器与光学仪器相连；

[0031] 角度切割光纤的另一端(末端)，使得其背向反射小于60dB；

[0032] 先刻写倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅，即靠近末端的第一个光纤光栅；

[0033] 局部退火倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅，并通过局部退火时间的长短来调整倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的反射率，以参考光纤光栅的反射率为标准，继续对比；

[0034] 对倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅进行涂覆保护；

[0035] 在倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的前方，临时将光纤绕10个直径小于10mm小圈，形成损耗光纤圈，以便产生约20dB的局部传输损耗，在光谱上看不到倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅；

[0036] 刻写倒数第二个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅，并确保其反射率与倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅相同；完成之后，松开损耗光纤圈，再在倒数第二个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的前面绕同样的损耗光纤圈；

[0037] 重复该过程，直到刻写完第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅完成。

[0038] 本发明的有益效果：本发明不使用狭缝长度来决定光纤光栅的长度，而是使用实际相位掩模的有效长度来决定光纤光栅长度。因为如果光纤和相位掩模板之间的间隙是恒定的，则光纤光栅长度将与紫外光束曝光过的相位掩模长度成正比。因此，如果使用长度精准的短的相位掩模，则可以产生长度精准的短光纤光栅。本发明所述生产技术具有如下优点：能够刻写具有精确长度的超短光纤光栅；能够刻写反射率非常低光纤光栅及光栅串；能够形成较大半高宽的反射光谱；能够刻写反射光谱线光滑无噪音的光纤光栅，能够精确调整每个光纤光栅的反射率。

附图说明

[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

[0040] 图1、2为本发明产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法第一个实施例所述的光栅光纤传感原理图。

[0041] 图3为本发明产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法第一个实施例所述的相位掩模法刻写示意图。

[0042] 图4为本发明产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法第一个实施例所述的采用啁啾相位掩模得到的反射光谱噪声曲线图。

[0043] 图5为本发明产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法第一个实施例所述的相位掩模板常规刻写示意图。

[0044] 图6为本发明产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法第一个实施例所述的相位掩模板刻写设计示意图。

[0045] 图7为本发明产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其生产方法第一个实施例所述的光栅反射光谱图。

[0046] 图8为本发明产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅串的方法及其生产方法第二个实施例所述的生产技术流程示意图。

具体实施方式

[0047] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0048] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0049] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

[0050] 参照图1～7，为本发明第一个实施例，该实施例所要解决的问题是：一种产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法。本发明选取非载氢的光纤100，并利用紫外光束直接照射相位掩模板200的背面，使得紫外光束在光纤100上刻写宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600。

[0051] 进一步的，相位掩模板200区分为正面和背面，其背面为光滑平面，其正面设置有均匀的光栅201。将光纤100放置于相位掩模板200的正面，并采用紫外光束直接垂直照射在所述相位掩模板200的背面。紫外光束通过相位掩模板200正面的光栅201后产生衍射，同时，衍射光在所述光纤100上进一步产生干涉，形成干涉条纹，而干涉条纹使得光纤100沿轴向的折射率产生周期性变化，形成宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600。在本发明中，所述光栅201为均匀光栅。

[0052] 光纤100是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，其传输原理是“光的全反射”。因此，光纤100实质为一根拉细的玻璃棒(其纯度较高，里面还有特殊成分，来保证特定波长的信号在里面的衰耗很小)。光缆一般是由很多根光纤100组成的，外面有保护层，防止被压断。光纤100这根很细的玻璃棒外面也有一层保护套，保护套里面的称为纤芯。

[0053] 常规光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输，反射波长和光栅周期的关系为：

[0054] λB＝2neffΛ   (1)

[0055] 其中，neff为纤芯有效折射率，Λ为光栅周期。

[0056] 一般可以采用高强度紫外光源通过相位掩模板200所形成的干涉条纹对光纤100进行侧面横向曝光，以达到在该光纤100的芯中产生折射率周期性高低分布的效果，从而调制成常规光纤光栅(其中，曝光区域折射率提高，未曝光区域折射率不变)。但是，普通石英光纤的光敏性较小，很难达到大的折射率调制，因此，可以采用载氢等增敏技术。

[0057] 由于光纤光栅的栅距是沿着光纤100轴向分布的，因此在外界条件如温度、压力的作用下，光纤100将产生轴向应变与折射率变化，栅距也随之变化，导致反射波长变化，光纤光栅中心波长的漂移与应变、温度的关系：

[0058]

[0059] 其中，αf为热膨胀系数，ξ为热光系数，Pe为弹光系数。

[0060] 进一步的，当光纤光栅受应变和周围的温度发生变化时，将导致光栅周期Λ和有效纤芯折射率neff产生变化，从而产生光栅Bragg信号的波长漂移，通过监测Bragg波长的变化情况，即可获得测点上光纤光栅的应变和周围温度的变化状况。根据公式(2)，光纤光栅中心波长漂移与应变和温度变化的关系如下：

[0061] ΔλB＝λB[(αf+ξ)ΔT+(1-Pe)Δε]＝λBSεΔε+λBSTΔT   (3)[0062] 在公式(3)中，第一项代表光纤的应变效应，第二项表示温度对光纤的影响。在1550nm波长，典型的应变敏感系数为Sε＝0.8×10-6με-1；温度敏感系数为ST＝6.0×10-6℃-1。所以，Bragg波长的变化与应变或环境温度的变化呈线性变化关系，通过检测Bragg波长，就可以测得应变或环境温度。

[0063] 当光波传输通过光纤光栅时，满足Bragg条件，即公式(1)的光波将被反射回来，这样入射光就分成透射光和反射光。光纤光栅的反射波长或透射波长取决于纤芯有效折射率neff和光栅周期Λ，任何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起光栅Bragg波长的漂移，测量此漂移量就可直接或间接地感知外界物理量的变化，如图1、2所示。

[0064] 在工程应用中一般采用合适应用的方法，用环氧树脂胶进行封装，外加保护封装进行保护，从而形成光纤光栅光纤传感器。

[0065] 由于光纤光栅只能对某个波长进行反射，反射波长的变化需要通过光纤光栅解调仪来测量，一般需要对多个光纤光栅传感器进行测量，也就是说要进行波分复用，将多个光纤光栅串接、每个光纤光栅对应一个中心波长，在保证测量的动态范围内，各个光纤光栅的波长之间不重叠，这样通过光纤光栅解调仪(FBG Interrogator)实现对不同光纤光栅传感器的反射波长的测量，从而转化成压力或应变的数据。

[0066] 常规光纤光栅的制作方法通常采用逐点写入法、横向干涉法和相位掩模法。其中，逐点写入法一般只用于调制长周期光纤光栅，而横向干涉法对光源的空间相干性，及系统的稳定性要求高。因此，制作短周期的精密光纤光栅通常采用相位掩模法。相位掩模法的实质是用相位掩模光栅以λB/neff宽度的间距来调制紫外光束的空间相位，使之产生的衍射光束之间再进行干涉，于相位掩模板200后面形成周期的光强分布，从而在纤芯上引起周期性的折射率调制。

[0067] 其中，相位掩模板200实质就是一个在石英衬底上制作的位相光栅201，可以通过对入射光的位相调制，衰减或消除零级衍射，并提高某一衍射级次的衍射效率，如图3所示，实际使用时，光栅201正对光纤100。

[0068] 基于光纤光栅阵列的分布式传感系统被应用于各种领域，例如铁路，机场，边界入侵报警，隧道火灾报警，管道泄漏报警等，以及井内被动或主动式地震波信号测量的检波系统。系统性能在很大程度上取决于光纤光栅阵列的性能，特别是对地震波信号测量，如反射率、带宽、SMSR。但对于所有应用来说，系统的信噪比仍然太低，部分是由于光纤光栅的低性能造成的。对这种光纤光栅的具体要求是：

[0069] 一、低反射率。反射率在0.01％至1％之间，反射率选择取决于单根光纤100上相同的光纤光栅的数目和单根光纤100的总长度。

[0070] 二、两个相邻光纤光栅之间的反射率差异比<1％。

[0071] 三、大的反射谱线半高带宽(FWHM)。FWHM>4nm，由于光纤光栅中心波长随温度变化，其偏移系数约为0.01nm/℃。室外温度范围通常在-40和85℃之间，大的反射谱带宽将确保作为光源的激光器波长始终落在光纤光栅反射谱的中心附近，并且在工作温度范围内作反射率变化小于10％。

[0072] 四、反射光谱光滑无噪音(即局部细小的无规则的突变)。基于光纤光栅阵列的分布式系统作为干涉仪阵列，每个光纤光栅作为一个反射镜，如果反射光谱不光滑，(如图4)相当于镜面反射光谱有噪声，这将增加整个系统的噪声，从而减少系统的信噪比。

[0073] 目前制造上述这种性能的光纤光栅主要是考虑使用线性啁啾相位掩模，而不是使用均匀周期的相位掩模板。采用啁啾相位掩模板更容易在载氢的光纤上用紫外光刻写4～10mm长的“平顶”型光纤光栅。但这种技术有三个主要问题：

[0074] 一、啁啾相位掩模本身也存在缺陷，它具有“自己的啁啾噪声”，因此用啁啾相位掩模板刻写的光纤光栅具有3～20％的毛刺样反射率噪声。

[0075] 二、在光纤光栅刻写作过程中，由于紫外光栅光束的不均匀，及曝光不完美的边迹轮廓，这也将在光纤光栅反射光谱上产生额外的波纹，即缓变反射率噪声。

[0076] 三、对于光纤100上的每个光纤光栅的性能测量，目前的技术只能测量第一个光纤光栅，然后剩下的光纤光栅不测量，它们是被“盲目”的刻写出来的，它们的性能依赖于制造工艺的重复性。但实际上重复性并不理想，相邻两个反射差光纤光栅的反射率可达1dB(20％)。

[0077] 为了生产高性能的光纤光栅，我们在光纤100上刻写均匀的超短长度的光纤光栅作为单独的光纤光栅。理论上，使用均匀相位掩模板200，均匀紫外曝光制成的光纤光栅将产生光滑的反射光谱。光纤光栅反射光谱的带宽(FWHM)主要取决于光纤光栅的长度。在相同反射率的情况下，光纤光栅长度越短，反射光谱的带宽(FWHM)就越宽。为了使光纤光栅的反射带宽大于6nm，光纤光栅长度需要在100um左右。

[0078] 在常规光纤光栅刻写时，所刻写的光纤光栅长度稍稍小于紫外光束曝光的长度，曝光的长度最大为相位掩模板的实际长度。而标定紫外光束曝光长度的常用方法是使用紫外光束通过一个狭缝D，如图5所示，狭缝D的长度决定了紫外光束的曝光长度。一般狭缝D是放在相位掩模板200的前面，但是由于相位掩模板和狭缝之间的距离至少不可能为0，考虑到实际安装局限(相位掩模板自身的厚度为2-6毫米)，距离一般会有3-15毫米，紫外光束在狭缝D的两边会发生衍射，因此实际的曝光长度会超过狭缝D的宽度，当狭缝D的长度很小时，实际的曝光长度要比狭缝D的宽度大的多。因此在实际中，生产非常短的光纤光栅是非常困难的，例如100um以下的光纤光栅。

[0079] 因此，在本发明中，为获得宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600，不再使用长度大于所要刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600长度的相位掩模板，且也不需要借助狭缝D的宽度来决定宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600的长度，而是利用相位掩模板200的实际长度用来确定所需刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600的实际长度。其中，所用紫外光束的宽度大于相位掩模板200的实际长度，如图6所示。进一步的，若相位掩模板200的正面并未全部刻画光栅201，则可以利用相位掩模板200上实际光栅201的有效长度来决定宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600的实际长度。在本发明中，如果光纤100和相位掩模板200之间的间隙是恒定的，则宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600长度将与紫外曝光过的相位掩模板200的长度成正比。因此，如果使用长度精准且极短的相位掩模板200，则可以产生长度精准的极短光纤光栅。

[0080] 同时，本发明中的光纤100采用的是非载氢的光纤100，因此，光纤100上没有对应相位掩模板200的光栅201的两侧位置难以被曝光影响。而中间对应光栅201的位置由于干涉的加强可以调制折射率，因此消除了常规方式中紫外光束在狭缝D处的大幅衍射而对常规光纤光栅刻写长度造成的不良影响。

[0081] 在本实施例中，紫外光束直接垂直照射相位掩模板200的背面，通过光栅201产生衍射，并在光纤100上产生干涉条纹，使得光纤100沿轴向的折射率产生周期性变化，形成所需精度的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600，其长度与紫外光束曝光过的相位掩模板200上光栅201的长度成正比，因此，所选用的相位掩模板200上光栅201越短，刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600长度也随之越短，且具有精度保证。一般，此处相位掩模板200上光栅201的长度范围取用0.05～0.1mm。

[0082] 由本发明的设计方式所刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600，其反射率在0.01％至1％之间。反射光谱曲线光滑无噪音，且曲线的一般在FWHM在4～8nm之间，(图7是根据以上提出的技术方案，刻写出的一个典型的光栅光纤的反射光谱图，其半高宽已达
6.2nm，光谱曲线光滑无噪音)。

[0083] 参照图8，为本发明的第二个实施例，该实施例所需解决的问题是：一种生产宽光谱低噪音低反射率光纤光栅串的方法。

[0084] 光纤光栅串是一种新型的光无源器件，它通过在光轴上建立周期性的折射率分布来改变或控制光在该区域的传播行为和方式。将多个光纤光栅刻写在同一根光纤100上，即光纤光栅串，适合长距离和多点同时测试，光纤光栅串能提高系统的稳定性和可靠性，同时简化整个传感系统，减少线路传输损耗。

[0085] 本发明采用一种全新的方式来测量每一个刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600。该方法主要是利用一个在线光纤光栅作为参考光纤光栅600a，并以参考光纤光栅600a的反射率来精确测量每一个刻写的光纤光栅。同时，单个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600的刻写、测量、反射率调整以及退火工序一次性连贯完成。本发明所述的生产技术可以在生产过程中实时精确测量并能调整每个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600的反射率，不再是“盲目制作”。

[0086] 所述生产宽光谱低噪音低反射率光纤光栅串的方法，其具体实施过程如下：

[0087] 选用一台测量光纤光栅反射光谱重复性的光学仪器400(如光谱仪，或者可调激光器)；

[0088] 在非载氢的光纤100上标记好所有要刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600的位置；

[0089] 在光纤100的前端接入一个参考光纤光栅600a，其中心波长需要比所刻写的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600波长小15nm，以避免所刻写宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600的包层模损耗造成对测量精度的影响，参考光纤光栅600a的反射率进行预先精确测量；

[0090] 宽带光源300的光从环形器500的一端进入参考光纤光栅600a，且环形器500与光学仪器400相连；

[0091] 角度切割光纤100的另一端(末端)，使得其背向反射小于60dB；

[0092] 先刻写倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n，即靠近末端的第一个光纤光栅；

[0093] 局部退火倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n，并通过局部退火时间的长短来调整倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n的反射率，以参考光纤光栅600a的反射率为标准，继续对比；

[0094] 对倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n进行涂覆保护；

[0095] 在倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n的前方，临时将光纤100绕10个直径小于10mm小圈，形成损耗光纤圈100a，以便产生约20dB的局部传输损耗，使得最终在光谱上看不到倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n；

[0096] 刻写倒数第二个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n-1，并确保其反射率与倒数第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n相同，完成之后，松开损耗光纤圈100a，再在倒数第二个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-n-1的前面绕同样的损耗光纤圈100a；

[0097] 重复该过程，直到刻写完第一个宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600-1完成。

[0098] 上述生产技术包括的重要过程可参照图8。

[0099] 由本发明所述的产生宽光谱低噪音低反射率光纤光栅的方法及其光纤光栅串的生产方法具有如下优点：能够刻写形成具有精确长度的宽光谱低噪音低反射率光纤光栅600；能够刻写反射率非常低的光纤光栅(例如0.01％)及光纤光栅串；能够形成较大半高宽的反射光谱，FWHM一般在4～8nm之间，甚至可达10nm，够刻写反射光谱线光滑无噪音的光纤光栅，能够精确调整每个光纤光栅的反射率。

[0100] 重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

[0101] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

[0102] 应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

[0103] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。