基于飞秒激光直写芯包层平行光纤布拉格光栅的信噪比增强技术及其在分布式传感中的应用

本综述系统介绍了一种通过飞秒激光直写技术制备芯包层平行光纤布拉格光栅（FBG）的创新方法，显著提升了传感系统的信噪比（SNR）与反射率（最高提升约700%）。该技术通过倏逝波耦合机制，在保持高空间分辨率与低插入损耗（IL，<0.088 dB）的同时，有效增强了FBG在高温（25–700°C）和长时稳定性（500°C下18小时）环境下的传感性能，为分布式传感（如管道泄漏检测、结构健康监测）提供了新方案。

　　

亮点

本研究首次提出并通过实验验证了一种新型包层辅助平行光纤布拉格光栅（FBG）结构，旨在提升具有不同初始反射率水平的芯层FBG的反射性能。在所有测量中，包括高温热循环测试，该器件均表现出单一且尖锐的LP₀₁模布拉格峰，其波长偏移和线宽与标准芯层FBG完全一致。未观察到峰分裂、不对称性或热光响应偏差，从而排除了多模耦合或包层模式干扰的影响。

原理与制备

本节介绍了所提出传感器的工作原理，并辅以光功率在芯层与包层中分布比例的理论分析。同时，详细描述了传感器的制备流程。

结果与讨论

本节详细分析了通过包层辅助平行FBG对不同初始反射率FBG进行信噪比（SNR）增强的效果。此外，还研究了退火处理对峰值反射特性的影响。随后，探讨了基于所提出平行FBG阵列的准分布式传感方案。最后，展示了不同类型包层FBG的插入损耗（IL）特性。

结论

总而言之，本研究提出并验证了一种新型包层辅助平行FBG结构，能够有效增强具有不同初始反射率水平的芯层FBG的反射性能。该器件在所有测量中（包括高温热循环）均表现出单一、尖锐的LP₀₁模布拉格峰，其波长偏移和线宽与标准芯层FBG一致，未出现峰分裂、不对称性或热光响应偏差，从而排除了多模耦合或包层模式干扰的影响。