Femtosecond laser auto-positioning direct writing of a multicore fiber Bragg grating array for shape sensing

光纤布拉格光栅 材料科学 飞秒 光学 激光器 栅栏 芯(光纤) 波分复用 光纤 光电子学 波长 物理
作者
Xunzhou Xiao,Baijie Xu,Xizhen Xu,Bin Du,Ziyong Chen,Cailing Fu,Changrui Liao,Jun He,Yiping Wang
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:47 (4): 758-758 被引量:40
标识
DOI:10.1364/ol.450274
摘要

A multicore fiber Bragg grating (MC-FBG) array shape sensor is a powerful tool for a variety of applications. However, the efficient fabrication of high-quality MC-FBG arrays remains a problem. Here, we report for the first time, to the best of our knowledge, a new method of directly writing FBG arrays in a seven-core fiber (SCF) through the protective coating using femtosecond laser auto-positioning point-by-point technology, which is accomplished by image recognition and micro-displacement compensation. An MC-FBG array consisting of 140 individual FBGs with a grating length of 2 mm was successfully inscribed into seven cores of a 440 mm-long SCF. Each core contained 20 wavelength-division-multiplexed (WDM) FBGs with wavelengths ranging from 1522.11 nm to 1579.28 nm. In other words, the MC-FBG array consisted of 20 WDM nodes with an interval of 2 cm along the fiber, and each node contained seven identical FBGs integrated in parallel into the fiber cross-section. Moreover, the fabricated MC-FBG array exhibited a strong orientation dependence in bend sensing, with a maximum sensitivity of 55.49 pm/m-1. Subsequently, 2D and 3D shape sensing were demonstrated using the fabricated MC-FBG array, with maximum reconstruction errors per unit length of 4.51% and 10.81%, respectively. Hence, the MC-FBG arrays fabricated using the proposed method are useful in many applications, such as posture monitoring, smart robotics, and minimally invasive surgery.
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