飞秒光栅与普通光栅的区别和应用

一、核心区别

制作工艺

飞秒光栅：采用飞秒激光直写技术，通过超短脉冲激光直接在光纤纤芯或包层中逐点刻写，无需去除光纤涂层，可穿透丙烯酸酯、聚酰亚胺等材料。

普通光栅：多使用紫外激光结合相位掩模法，需对光纤进行载氢或重掺杂预处理，且刻写时需剥离涂层，工艺复杂。

材料适应性

飞秒光栅：可在普通石英光纤、蓝宝石光纤、微结构光纤等多种材料中刻写，适用范围广。

普通光栅：依赖光敏光纤（如掺锗光纤），材料局限性较大。

性能特点

耐高温：飞秒光栅（II 型）可耐受 1000°C 以上高温（石英光纤），蓝宝石光纤甚至可达 1700°C；普通光栅通常在 250°C 以下失效。

抗环境干扰：飞秒光栅抗辐射、抗氢暗化、抗潮湿，适用于核反应堆、强电磁场等极端环境；普通光栅易受环境影响。

结构灵活性：飞秒激光可刻写复杂结构（如离轴光栅、啁啾光栅），支持多参数传感；普通光栅结构单一。

二、应用领域

飞秒光栅的典型应用

极端环境监测：如航空发动机、燃气轮机、核反应堆的高温、高压、高辐射监测。

工业与能源：超超临界发电机组、煤液化装置、油气勘探中的温度 / 应变测量。

精密制造：高功率光纤激光器的反射镜、色散补偿器，以及光纤通信中的复用器。

智能传感：长距离分布式传感（如管道泄漏监测）、复合材料（碳纤维、陶瓷基）内部状态检测。

普通光栅的典型应用

光纤通信：作为滤波器、色散补偿器，用于光信号处理。

常规传感：桥梁、建筑的结构健康监测，电力设备的温度预警。

消费电子：手机、可穿戴设备中的微型传感器。

三、总结

飞秒光栅凭借其耐高温、抗极端环境的特性，成为航空航天、能源、核技术等领域的关键器件；而普通光栅则以成本低、易量产的优势，在常规通信和传感中占据主流。随着飞秒激光技术的成熟，其应用场景还在向更复杂、更高要求的领域拓展。