使用高频CO₂ 激光脉冲写入长周期光纤光栅,是利用了高频脉冲对光纤的热冲击效应,由于脉冲能量集中,单个脉冲加热时间短,因此加热效率高,能高效率高质量地写入长周期光纤光栅,在这种方法中可以直接使用普通光纤,因此制作光栅的成本较低。作者针对此种写入方法的低成本性,对低成本长周期光纤光栅传感器件及传感系统进行了探索性研究。主要工作和成果总结如下:1.利用高频CO₂ 激光脉冲曝光法制作了长周期相移光纤光栅与级联光纤光栅器件,并研究了其部分传感特性。该方法仅需用计算机绘制所需要的光栅结构图形,由计算机依照此图形控制CO₂ 激光器对光纤曝光,就可自动完成光纤光栅的制作。由于激光脉冲的瞬间能量高,单脉冲的作用时间短,对光纤的热冲击效应明显,因而容易制作出高质量低成本的相移光栅与级联光栅,实验表明,利用普通的通信光纤可以分别制作出长周期相移光纤光栅和级联光栅,成本大大低于紫外写入法用光敏光纤制作的同类器件,并且稳定性要好的多,通过试验研究了光栅的温度特性和应变特性,发现这些特种光栅同样是很好的低成本传感器件。2.测试了使用高频CO₂ 激光脉冲在普通光纤中写入的长周期光纤光栅在高温下的温度特性和应变特性。当温度在800℃以下的时候,光栅的中心波长漂移量与温度改变量之间基本呈现线性关系,当温度超过800℃后,波长漂移量与温度变化量之间的比值迅速增加,两者不具备线性关系。试验表明光栅的应变特性具有相同的变化趋势。由试验可知,这种光栅是一种很好的低成本高温传感器件。3.利用高频CO₂ 激光脉冲写入的长周期光纤光栅的边缘滤波效应,实现了静态与动态应变的测量。使用单波长输入光,光信号经过长周期光纤光栅衰减后进入光电探测器,最终输出电压信号。当对光栅施加应变时,其中心波长将发生漂移,由于光栅阻带的边缘滤波效应,光电探测器接收的光强会随之变化,测量其输出的电信号,可以得出光栅发生的应变大小与频率。对于静态应变测量,可分辨的最小应变小于10με,精度为±10με;在动态实验中,发现光栅能够响应5kHz以上的动态应变。这种传感系统结构简单,成本低,响应快。