Mae gratio ffibr yn fath o gratiad diffreithiant a ffurfir trwy fodiwleiddio cyfnodol echelinol mynegai plygiannol y craidd ffibr trwy ddull penodol, ac mae'n ddyfais hidlo oddefol. Oherwydd bod gan gratio ffibr fanteision maint bach, colled splicing isel, cydnawsedd llawn â ffibrau optegol, a'r gallu i wreiddio deunyddiau craff, ac mae ei donfedd cyseiniant yn fwy sensitif i newidiadau yn yr amgylchedd allanol fel tymheredd, straen, mynegai plygiannol, a chanolbwyntio, fe'i defnyddir mewn cyfathrebu ffibr optegol ac mae'r maes synhwyro wedi'i ddefnyddio'n helaeth.
Defnyddir ffibrau optegol mewn amgylcheddau garw. Mae prif achosion difrod yn cynnwys difrod hydrogen i'r craidd ffibr a difrod i'r strwythur ffibr a achosir gan belydrau. Er mwyn osgoi digwydd yn y sefyllfa uchod, mae angen trin strwythur a chyfansoddiad y ffibr optegol yn arbennig. Mae astudiaethau wedi dangos bod yr elfen hydrogen yn adweithio gyda'r ïonau yn y craidd ffibr i ddinistrio strwythur y craidd ffibr, gan arwain at fwy o golled trosglwyddo; tra bod yr ymbelydredd yn trosglwyddo egni, gan beri i electronau allanol yr atomau yn y craidd ffibr gael trawsnewidiadau, gan arwain at berfformiad ffibr. dirywiad. Er mwyn osgoi digwydd yn y sefyllfa uchod a lleihau'r difrod a ddaw yn ei sgil, mae angen mabwysiadu ffibrau optegol gyda strwythurau neu ddeunyddiau arbennig. Mae astudiaethau wedi dangos y gall defnyddio cladin wedi'i dopio â fflworin a chraidd silica pur leihau colledion hydrogen ac effeithiau ymbelydredd yn fawr.
Fodd bynnag, mae'n anochel y bydd hyn yn dod â phroblemau newydd, hynny yw, mae'r gratiad ffibr optegol a baratoir yn y craidd ffibr optegol uchod yn cael ei ddefnyddio yn yr amgylchedd tymheredd uchel, gwasgedd uchel, cyrydiad uchel mewn ffynhonnau olew, gweithfeydd pŵer niwclear, a gofod cosmig, achosi difrod parhaol a'i drosglwyddo. Mae'r golled yn cynyddu. Oherwydd bod y dull paratoi gratio ffibr traddodiadol yn seiliedig ar y dull amlygiad laser excimer i baratoi gratiad ffibr, mae'n ofynnol i'r craidd ffibr a ddefnyddir fod â ffotosensitifrwydd uchel, ac mae angen dopio'r craidd ffibr ag elfennau germaniwm a boron. Fodd bynnag, nid oes ffotosensitifrwydd yn y craidd silica pur, ac ni ellir defnyddio dulliau traddodiadol i baratoi rhwyllau ffibr.
Mae math newydd o dechnoleg paratoi gratiad ffibr yn seiliedig ar laser femtosecond yn datrys y problemau uchod yn dda. Mae'r defnydd o dechnoleg laser femtosecond yn defnyddio manteision laser femtosecond gydag egni ar y pryd uchel, prosesu nad yw'n thermol, a chywirdeb prosesu uchel. Dangosir strwythur y system yn y ffigur uchod. Gan ddefnyddio laser femtosecond 800nm, ar ôl siapio trawst, mae'n canolbwyntio ar y craidd ffibr ar ôl cael ei ffocysu gan lens gwrthrych microsgop. Gan nad yw'n bosibl arsylwi'n uniongyrchol a yw'r safle ffocal wedi'i leoli yn y craidd ffibr, mae angen barnu'r safle ffocal trwy arsylwi ar y CCD sy'n wynebu'r cefn ac arsylwi siâp y man golau sy'n wynebu'r cefn. Ar yr un pryd, trwy gysylltu ffynhonnell golau band eang a sbectromedr, gall fonitro'r newidiadau yn y sbectrwm wrth baratoi'r gratiad mewn amser real a barnu paratoad y gratiad.
Mae gwneuthuriad gratiadau ffibr gan dechnoleg laser femtosecond, o'i gymharu â dulliau traddodiadol, nid yn unig yn gallu ffugio rhwyllau ar ffibrau nad ydynt yn ffotosensitif, fel ffibr silica pur, ffibr fflworid, ac ati, ond mae ganddo fanteision eraill hefyd. Yn gyntaf, nid yw'r paratoad laser femtosecond yn gofyn am ddefnyddio templed cam, felly gall gael gwared ar gyfyngiad y templed cam. Yn ddamcaniaethol, gellir paratoi rhwyllau ffibr gydag unrhyw donfedd adlewyrchu, er enghraifft, gellir paratoi rhwyllau ffibr 2μm a 3μm ar ffibrau fflworid; yn ail, 800nmfemtoseconds Gall y laser dreiddio i haen cotio (acrylate, polyimide, ac ati) y ffibr optegol, felly, nid oes angen stripio haen cotio'r ffibr optegol yn ystod y broses gwneud grid, sy'n gwella cryfder yn fawr y gratiad ffibr wedi'i baratoi. Yn bwysicach fyth, ni all rhwyllau ffibr a baratoir gan excimer wrthsefyll tymereddau uchel. Pan fydd y tymheredd yn uwch na 150 ° C, mae perfformiad ffibr yn dechrau dirywio, tra gall rhwyllau a baratoir gan laserau femtosecond wrthsefyll tymereddau hyd at 1000 ° C a gellir eu defnyddio mewn amgylcheddau tymheredd uchel.
Felly, mae ymddangosiad paratoi laser femtosecond o dechnoleg gratio ffibr wedi datrys cymhwysiad technoleg synhwyro gratio ffibr yn fawr mewn amrywiaeth o amgylcheddau llym. Wedi'i gymhwyso ym maes peirianneg olew a nwy, rhaid i gratiadau ffibr wrthsefyll colli hydrogen, ac mewn sawl achos mae angen iddynt wrthsefyll tymereddau uchel o 300 ° C hefyd; ym maes laserau ffibr, mae angen i systemau laser ffibr 2μm a 3μm ddefnyddio rhwyllau ffibr fflworid; mewn gweithfeydd pŵer niwclear, Mewn amgylcheddau pelydr fel gofod cosmig, mae angen i gratiau ffibr wrthsefyll egni pelydr uchel. Yn yr amgylcheddau llym arbennig hyn, gall rhwyllau ffibr a baratoir gan laserau femtosecond fodloni'r holl ofynion arbennig, gan ehangu meysydd cymhwysiad technoleg synhwyro gratio ffibr yn fawr.