Serat kisi adalah sejenis parutan difraksi yang dibentuk oleh modulasi berkala paksi dari indeks biasan teras serat melalui kaedah tertentu, dan ia adalah alat penapis pasif. Kerana kisi-kisi serat mempunyai kelebihan ukuran kecil, kehilangan penyambungan rendah, keserasian penuh dengan serat optik, dan kemampuan untuk menanamkan bahan pintar, dan panjang gelombang resonansnya lebih sensitif terhadap perubahan persekitaran luaran seperti suhu, regangan, indeks biasan, dan kepekatan, ia digunakan dalam komunikasi serat optik dan Medan penginderaan telah digunakan secara meluas.
Serat optik digunakan di persekitaran yang keras. Penyebab utama kerosakan termasuk kerosakan hidrogen pada teras serat dan kerosakan struktur serat yang disebabkan oleh sinar. Untuk mengelakkan berlakunya situasi di atas, struktur dan komposisi gentian optik perlu dirawat secara khusus. Kajian menunjukkan bahawa unsur hidrogen bertindak balas dengan ion-ion dalam teras serat untuk memusnahkan struktur teras serat, yang mengakibatkan peningkatan kehilangan transmisi; sementara radiasi memindahkan tenaga, menyebabkan elektron luar atom dalam inti serat mengalami peralihan, sehingga menghasilkan prestasi serat. kemerosotan. Untuk mengelakkan berlakunya situasi di atas dan mengurangkan kerosakan yang ditimbulkannya, perlu menggunakan gentian optik dengan struktur atau bahan khas. Kajian menunjukkan bahawa penggunaan pelapis doped fluorin dan inti silika tulen dapat mengurangkan kehilangan hidrogen dan kesan radiasi.
Walau bagaimanapun, ini pasti akan membawa masalah baru, iaitu kisi-kisi gentian optik yang disiapkan dalam teras gentian optik yang disebutkan di atas digunakan dalam suhu tinggi, tekanan tinggi, persekitaran karat tinggi di telaga minyak, loji tenaga nuklear, dan ruang kosmik, menyebabkan kerosakan dan penghantaran kekal. Kerugian meningkat. Oleh kerana kaedah penyediaan parut gentian tradisional didasarkan pada kaedah pendedahan laser excimer untuk menyiapkan parutan serat, inti serat yang digunakan diperlukan untuk memiliki kepekaan fotosensitiviti yang tinggi, dan inti serat perlu dicabut dengan unsur germanium dan boron. Walau bagaimanapun, inti silika tulen tidak mempunyai kepekaan fotosensitif, dan kaedah tradisional tidak dapat digunakan untuk menyediakan kisi-kisi serat.
Jenis teknologi penyediaan parutan gentian baru berdasarkan laser femtosecond menyelesaikan masalah di atas dengan baik. Penggunaan teknologi laser femtosecond memanfaatkan kelebihan laser femtosecond dengan tenaga seketika yang tinggi, pemprosesan bukan termal, dan ketepatan pemprosesan yang tinggi. Struktur sistem ditunjukkan dalam gambar di atas. Menggunakan laser 800nm femtosecond, setelah pembentukan balok, ia difokuskan pada teras gentian setelah difokuskan oleh lensa objektif mikroskop. Oleh kerana tidak mungkin secara langsung memerhatikan sama ada kedudukan fokus terletak di teras gentian, maka perlu untuk menilai kedudukan fokus dengan memerhatikan CCD yang menghadap ke belakang dan memerhatikan bentuk titik cahaya yang menghadap ke belakang. Pada masa yang sama, dengan menyambungkan sumber cahaya jalur lebar dan spektrometer, ia dapat memantau perubahan spektrum semasa penyediaan parutan dalam masa nyata dan menilai persiapan kisi.
Pembuatan kisi-kisi serat dengan teknologi laser femtosecond, dibandingkan dengan kaedah tradisional, tidak hanya dapat membuat kisi-kisi pada serat yang tidak peka, seperti serat silika tulen, serat fluorida, dan lain-lain, tetapi juga mempunyai kelebihan lain. Pertama, penyediaan laser femtosecond tidak memerlukan penggunaan templat fasa, sehingga dapat menghilangkan batasan templat fasa. Secara teorinya, kisi-kisi gentian dengan panjang gelombang pantulan dapat disediakan, misalnya, kisi-kisi serat 2μm dan 3μm dapat disediakan pada serat fluorida; kedua, 800nmfemtoseconds Laser dapat menembusi lapisan lapisan (acrylate, polyimide, dll.) gentian optik, oleh itu, tidak perlu melucutkan lapisan lapisan serat optik semasa proses pembuatan grid, yang sangat meningkatkan kekuatan parutan gentian yang disediakan. Lebih penting lagi, kisi-kisi serat yang disediakan oleh excimer tidak tahan suhu tinggi. Apabila suhu lebih tinggi daripada 150 ° C, prestasi serat mulai menurun, sementara kisi-kisi yang disiapkan oleh laser femtosecond dapat menahan suhu hingga 1000 ° C dan dapat digunakan di lingkungan suhu tinggi.
Oleh itu, kemunculan penyediaan laser femtosecond teknologi parutan serat telah banyak menyelesaikan penerapan teknologi penginderaan parutan serat dalam berbagai lingkungan yang keras. Diterapkan dalam bidang teknik minyak dan gas, kisi-kisi serat mestilah tahan terhadap kehilangan hidrogen, dan dalam banyak keadaan juga perlu menahan suhu tinggi 300 ° C; dalam bidang laser gentian, sistem laser gentian 2μm dan 3μm perlu menggunakan kisi-kisi gentian fluorida; di loji janakuasa nuklear, Di persekitaran sinar seperti ruang kosmik, kisi-kisi gentian perlu menahan tenaga sinar tinggi. Dalam lingkungan keras yang istimewa ini, kisi-kisi serat yang disiapkan oleh laser femtosecond dapat memenuhi semua keperluan khas, dengan begitu memperluas bidang aplikasi teknologi penginderaan serat.