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用于科学研究和工业现代化。
目前使用飞秒激光的传统FBG制造措施在很大程度上依赖于基于操作者专业知识的人工控制,而这可能因人而异。因此,制造结果的质量可能无法得到很好的控制。初次接触FBG制造的人必须经过广泛的培训过程,以积累足够的经验,从而获得高质量的FBG制造。
因此,低程度的自动化给飞秒FBG的加工带来了挑战,即如何在不受人为因素影响的情况下保证制造过程的高效率和高稳定性,从而保证高质量。我们的目标是提供一个技术解决方案,实现飞秒FBG的大规模制造,使其具有高质量、高器件性能、高产量和高重复性。
图例:软件自动寻找光纤纤芯,此种情况即为焦点已位于纤芯上。
使用飞秒激光直写系统制造FBG的最大挑战之一是找到纤维芯的位置,并在制造过程中确保激光焦距,从而使制造的FBG始终位于纤维芯上。在大多数情况下,由于纤维的倾斜或不直的性质,在制作过程中会出现失焦,这导致在大多数情况下FBG制作的失败率很高,即使启动制作是成功的。制造过程需要实时关注和纠正,这在目前市场上可用的设备解决方案中是不可能用人工制造方法实现的。Innofocus公司的FBG制作采用了先进的成像识别系统,在整个制作过程中指导并自动识别核心的位置。
在上述情况中,我们假设光纤与扫描台完美对准,没有任何弯曲或倾斜。在这种情况下,在整个加工过程中,只需要查找一次纤芯位置即可。但是,这种理想情况常常无法实现,光纤的倾斜和弯曲会严重影响制造位置并降低FBG写入的质量。
使用Innofocus研发的自动位置识别软件,可以完全避免光纤倾斜和弯曲引起的误差。该软件可自动测量光纤与写入轴之间的角度,精度最高可达0.001°。这样,软件将自动调整加工路径以与光纤纤芯对齐,而无需进一步调整安装位置。从而可以实现高重复性和量产。
图例:对于倾斜和弯曲的光纤,Innofocus系统也可以实现让焦点始终位于纤芯上
高质量的FBG加工,要求软件具有很高的稳定性以应对任何突发或干扰情况。 例如,光纤上的灰尘。FBG系统通过有意使用带有灰尘的光纤来测试软件的稳定性,测试结果显示其中每种尘埃均显示出衍射图样,软件识别过程稳定。
自动化程度高,定位精度高于50纳米
在制作过程中自动识别纤芯位置并实时跟踪纤芯位置,确保一致性和可重复性,大大提高了制作的成功率和生产率
具有高质量、灵活性、成功率、一致性、可靠性和其他许多核心优势,是研究和工业应用的理想选择。
利用NanoPrint 3D智能纳米加工系统进行飞秒激光加工,可以在透明介质中直接写入微米级、亚微米级甚至纳米级的三维微纳米结构,具有无掩膜、结构灵活、设计简单、加工速度快等优点。通过与不同光学材料的结合,它可以在全光通信领域实现广泛的应用,特别是在衍射光学、集成光学、片上光学、硅光子学、纳米光学和量子光学的制造方面,在众多微纳米制造技术中脱颖而出,成为越来越重要的使能技术。
三维微纳结构的设计可以增强局部光场与物质的相互作用,从而产生各种线性和非线性光学现象,缩短作用尺度,从而有效实现器件的小型化、集成化和低能耗。例如,Nanoprint 3D智能激光纳米制造系统可以实现各种微型衍射光学元件,包括微型透镜、集成光栅、波段片等,可以在成像、波长选择、色散补偿等方面发挥巨大作用。
此外,NanoPrint系统独特的高功率飞秒激光器能够与不同的材料,如玻璃、硅、硫基玻璃和铌酸锂晶体进行互动。这些材料可以有效地引入非线性光学相互作用,用于波长转换、光学开关、非线性调谐等。纳米级波导中的非线性相互作用可以被利用来产生有效的量子光学的纠缠光子源。飞秒激光器可以在光纤、块状玻璃和二维材料中引入超高折射率变化,形成高质量的光波导、超薄器件和复杂的三维集成光学系统,如光连接器和片上集成,这些都是超高速、超高容量和量子通信的重要使能部件。
在今天这个万物皆智能的社会中,传感器在我们的日常生活和物联网中发挥着越来越重要的作用。传感器监测我们的健康(如心跳)、空气质量、家庭安全,并被广泛用于工业物联网(IIoT)以监测生产过程。我们的生活被智能手机、可穿戴设备和其他智能设备所包围,所有这些都与传感器密不可分。
日常生活中广泛使用的传感器包括温度计、压力传感器、光传感器、加速度计、陀螺仪、运动传感器、气体传感器等等。它们的设计和制造往往依靠传统的机电加工,功能单一,体积大,能耗高,不适合新型传感器的小型化、集成化、一体化、高精度、低能耗的要求。因此,如何创新制造方法,改进制造工艺,已成为传感领域的一个难题。
NanoPrint 3D智能激光纳米制造系统可以在各种材料中写入灵活的设计和多功能的3D微纳米结构,包括聚合物、2D材料、金属、半导体、晶体、光纤和其他材料,形成传感机制。其写入方法灵活,制作简单,不需要真空或掩膜。更重要的是,写入的结构小且高度集成,可以与基底或环境形成浸入式传感。还可以在传感中需要测量的部位直接引入原位高精度传感器,不破坏原有环境和整体外观。
尤其是利用NanoPrint系统实现的石墨烯微纳米传感器,近年来在人工皮肤、智能机器人、医疗保健、疾病早期诊断、可穿戴设备等方面发挥着重要作用。此外,利用NanoPrint系统的独特专利技术制作的FBG具有操作简单、写入速度快、工艺稳定、可灵活形成各种特殊光栅、光栅率高等特点。它解决了传统光纤光栅制作设备的成本高、工艺复杂、光栅结构单一等问题。形成的FBG折射率变化大,耐高温,性能指标高,稳定性好,已经取代了传统的光纤光栅,在高温高压环境下发挥了不可替代的作用。