北京理工大学研究团队针对光纤器件的三维微纳结构制造难题，采用飞秒激光制造新方法，在纯石英等光纤上高质量、高精度地加工出所发明的系列温度、压力、振动和浓度等新型传感器[158-160]（图6.6），以及信号解调仪和测量仪，解决了严重制约我国尖端国防装备研制中的共性瓶颈挑战：微小区域、高温、高压、强电磁环境下测试。Opt Laser Technol杂志主编Cusano教授评述新型传感器灵敏度为“目前的最高纪录”，成功应用于某高超音速飞行器高温应变测试、某隐身战机压力测试、某导弹/火箭引信桥丝点火温度、某炮膛温度/变形等多个国防领域重大装备关键物理量的测试，为我国尖端技术装备的研制/生产提供重要支撑。
图6.6 激光加工系列三维微细结构光纤微传感器(www.xing528.com)
围绕提高制造精度和速度这两个关键问题，中南大学研究团队针对光纤器件的微纳结构制造难题，采用飞秒激光制造技术实现了光纤微/纳器件纳米级精度加工和新型器件结构制造，为我国自主制造高精度、高性能光纤器件提供理论基础和技术储备[161，162]。阐明了光纤微/纳结构的飞秒激光加工成形机理，开展了透明介质材料的加工机理分析，通过设计光束控制系统和加工系统，运用Bessel整形光束，在靶材石英玻璃体内烧蚀加工半径可调节的圆环结构和微通道，实现深径比约为500∶1的微孔加工，并在光纤上实现微孔结构和长周期光纤光栅的快速加工，且微孔结构光纤具有较高的折射率传感特性；提出基于多光束同步辐照和飞秒激光非线性效应的高精度快速光纤微纳结构的制造方法，分别采用飞秒激光逐点法和线扫描法刻写出了长周期光纤光栅，并分析了逐点法下不同参数（光栅周期、光栅长度、占空比和扫描次数等）对刻写LPFG的透射谱的影响。理论分析了长周期光纤光栅温度特性，对线扫描刻写出的长周期光纤光栅进行了温度调控实验，实验结果表明其在低温段适合波长调控，在高温范围具有较高的温度灵敏度。部分结果如图6.7。
图6.7 五环微纳尺度结构和光纤微孔侧面观测图
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