CN106842415B - 一种制作啁啾光纤光栅的方法、装置及光纤激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种制作啁啾光纤光栅的方法、装置及光纤激光器，所述方法包括：将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um；调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射后，所述光束经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上；调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅；其中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，尤其涉及一种制作啁啾光纤光栅的方法、装置及光纤激光器。
背景技术
传统的啁啾光纤光栅的制作工艺中，必须使用特定的啁啾相位掩模板，采取定点曝光或是扫描法实现写栅工艺。上述工艺依赖于啁啾相位掩模板的光学参数，不方便实施；且啁啾相位掩模板价格昂贵，无形间增加了生产成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种制作啁啾光纤光栅的方法及装置，用于解决现有技术中制作啁啾光纤光栅时，必须利用啁啾相位掩模板，导致制作不便且制作成本升高的技术问题。
本发明的提供一种制作啁啾光纤光栅的方法，所述方法包括：
将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um；
调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射后照射至柱透镜上，再经所述狭缝聚焦后能照射到均匀相位掩模板上；
调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；
利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅；其中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置。
上述方案中，所述调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm之前，还包括：
调节柱透镜与所述光纤之间的距离，使得所述固体激光器发出的光束在横向压缩。
上述方案中，所述均匀相位掩模板的周期为1072nm，所述均匀相位掩模板的零级衍射率为4％。
上述方案中，所述固体激光器的波长为266nm。
上述方案中，所述固定激光器的功率为1.5～2.0mJ，所述固定激光器的频率为30～50kHZ。
上述方案中，所述利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，包括：
控制所述固体激光器移动至预设的距离，使得衍射光照射在所述光纤上。
上述方案中，所述预设的距离为8～9mm。
本发明还提供一种制作啁啾光纤光栅的装置，所述装置包括：固体激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、柱透镜、狭缝及均匀相位掩模板；其中，
所述固体激光器与所述第一反射镜位于同一水平位置，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置；
所述柱透镜位于所述第三反射镜的一侧，使得所述固体激光器发出的光束反射至所述柱透镜上；
所述狭缝位于所述柱透镜的一侧，所述均匀相位掩模板位于所述狭缝的一侧，使得所述光束经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上；
其中，所述光纤位于所述均匀相位掩模板的一侧，通过调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅。
上述方案中，所述固定激光器的功率为1.5～2.0mJ，所述固定激光器的频率为30～50kHZ。
本发明还提供一种光纤激光器，所述光纤激光器中包括如权利要求1-6所述的光纤光栅。
施例提供了一种制作啁啾光纤光栅的方法、装置，所述方法包括：将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um；调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射后，所述光束经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上；调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅；其中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置；如此，通过紫外高能曝光提高了光栅的平均折射率，使光栅的中心波长不断往长波长的方向漂移，从而形成啁啾光纤光栅；这样利用普通的均匀相位掩模板即可制作出啁啾光纤光栅，无需特意准备啁啾相位掩模板即可实施，提高了制作的方便性，且大大降低了啁啾光纤光栅的生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的制作啁啾光纤光栅的方法流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的制作啁啾光纤光栅的装置结构示意图；
图3为本发明实施例四提供的啁啾光纤光栅的反射图谱；
图4为本发明实施例四提供的啁啾光纤光栅的投射图谱。
具体实施方式
为了解决现有技术中制作啁啾光纤光栅时，必须利用啁啾相位掩模板，导致制作不便且制作成本升高的技术问题，本发明提供了一种制作啁啾光纤光栅的方法、装置，所述方法包括：将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um；调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射后，所述光束经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上；调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅；其中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一
在介绍本实施例提供的制作方法之前，为了更好地理解本文的内容，本文先介绍下制作啁啾光纤光栅的装置，如图2所示，所述装置包括：固体激光器 1、第一反射镜2、第二反射镜3、第三反射镜4、柱透镜5、狭缝6及均匀相位掩模板7；其中，所述固体激光器1与所述第一反射镜2位于同一水平位置，所述第一反射镜2与所述第二反射镜3垂直；所述第二反射镜3与所述第三反射镜4位于同一水平位置；所述柱透镜5位于所述第三反射镜4的一侧，使得所述固体激光器1发出的光束反射至所述柱透镜5上；所述狭缝6位于所述柱透镜5的一侧，所述均匀相位掩模板7位于所述狭缝的一侧，使得所述光束经所述狭缝6聚焦后照射到均匀相位掩模板7上；光纤位于所述均匀相位掩模板 7的一侧。
相应地，本实施例提供一种制作啁啾光纤光栅的方法，主要是通过将去除涂覆层的裸光纤段横向放置于均匀相位掩模板栅区进行一次紫外曝光来形成啁啾光纤光栅，如图1所示，所述方法包括：
S201，将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um。
本步骤中，制作啁啾光纤光栅之前，需要将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，并调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um。
具体地，在调节所述光纤与所述掩模板之间的距离时，在光纤与所述掩模板之间的上方存在一个图像控制器CCD，所述CCD实时采集光纤与所述掩模板之间的距离图像信息，并将该图像信息发送至计算机中，工作人员可以从计算机中看到该图像信息，并利用CCD上的标尺来调整当前距离，并将当前距离调整为145～155um，优选地为148、150、152um。本实施例中的当前距离为150um。
S202，调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射到柱透镜上，再经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上。
本步骤中，首先打开固体激光器，将所述固定激光器的功率调整为 1.5～2.0mJ，本实施例中的功率为1.60mJ；将所述固定激光器的频率调整为 30～50kHZ，本实施例中的频率为40kHZ；然后调节柱透镜与所述光纤之间的距离，使得所述固体激光器发出的光束在横向压缩。其中，所述固体激光器的波长为266nm，所述固体激光器的光束面积为2*2mm。
调整好柱透镜与所述光纤之间的距离后，调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射到柱透镜上，再经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上。这里，所述均匀相位掩模板的周期为1072nm，所述均匀相位掩模板的零级衍射率为4％。其中，本实施例中狭缝的宽度为1.8cm。
S203，调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅。
本步骤中，当光束照射至均匀相位掩模板后，调节所述均匀相位掩模板的位置，使得所述光束产生衍射光，利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅。
这里，所述利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，包括：控制所述固体激光器移动至预设的距离，使得衍射光照射在所述光纤上。所述预设的距离为8～9mm。本实施例中预设的距离为8.5mm，这样使得光纤光栅的平均折射率提高，光栅的直流分量增加，使得光栅的中心波长不断向长波方向漂移。
实施例二
相应于实施例一，本实施例提供一种制作啁啾光纤光栅的装置，参见图2 ，所述装置包括：固体激光器1、第一反射镜2、第二反射镜3、第三反射镜4、柱透镜5、狭缝6及均匀相位掩模板7；其中，所述固体激光器1与所述第一反射镜2位于同一水平位置，所述第一反射镜2与所述第二反射镜3垂直；所述第二反射镜3与所述第三反射镜4位于同一水平位置；所述柱透镜5位于所述第三反射镜4的一侧，使得所述固体激光器1发出的光束反射至所述柱透镜5 上；所述狭缝6位于所述柱透镜5的一侧，所述均匀相位掩模板7位于所述狭缝的一侧，使得所述光束经所述狭缝6聚焦后照射到均匀相位掩模板7上；光纤8位于所述均匀相位掩模板7的一侧。
在制作啁啾光纤光栅之前，需要将去除涂覆层的裸光光纤8置于均匀相位掩模板7的一侧，并调节所述光纤8与所述掩模板7之间的距离为145～155um。
具体地，在调节所述光纤8与所述掩模板7之间的距离时，在光纤8与所述掩模板7之间的上方存在一个图像控制器CCD，所述CCD实时采集光纤8 与所述掩模板7之间的距离图像信息，并将该图像信息发送至计算机中，工作人员可以从计算机中看到该图像信息，并利用CCD上的标尺来调整当前距离，并将当前距离调整为145～155um，优选地为148、150、152um。
将所述光纤8与所述掩模板7之间的距离调整好之后，打开固体激光器1，将所述固定激光器1的功率调整为1.5～2.0mJ，将所述固定激光器1的频率调整为30～50kHZ；然后调节柱透镜5与所述光纤8之间的距离，使得所述固体激光器1发出的光束在横向压缩。其中，所述固体激光器1的波长为266nm，所述固体激光器1的光束面积为2*2mm。
调整好柱透镜5与所述光纤8之间的距离后，调节狭缝6的宽度至 1.5～2.5cm，使得所述固体激光器1发出的光束经第一反射镜2、第二反射镜3 及第三反射镜4反射到柱透镜5上，再经所述狭缝6聚焦后照射到均匀相位掩模板7上。这里，所述均匀相位掩模板7的周期为1072nm，所述均匀相位掩模板7的零级衍射率为4％。
当光束照射至均匀相位掩模板7后，调节所述均匀相位掩模板7的位置，使得所述光束产生衍射光，利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤8 上，获取啁啾光纤光栅。
这里，所述利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，包括：控制所述固体激光器1移动至预设的距离，使得衍射光照射在所述光纤8上。所述预设的距离为8～9mm。这样使得光纤光栅的平均折射率提高，光栅的直流分量增加，使得光栅的中心波长不断向长波方向漂移。
实施例三
本实施例提供一种光纤激光器，所述光纤激光器中应用了实施例一种所述的啁啾光纤光栅，相应地，在制作啁啾光纤光栅之前，需要将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，并调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um。
具体地，在调节所述光纤与所述掩模板之间的距离时，在光纤与所述掩模板之间的上方存在一个图像控制器CCD，所述CCD实时采集光纤与所述掩模板之间的距离图像信息，并将该图像信息发送至计算机中，工作人员可以从计算机中看到该图像信息，并利用CCD上的标尺来调整当前距离，并将当前距离调整为145～155um，优选地为148、150、152um。
将所述光纤与所述掩模板之间的距离调整好之后，打开固体激光器，将所述固定激光器的功率调整为1.5～2.0mJ，将所述固定激光器的频率调整为 30～50kHZ；然后调节柱透镜与所述光纤之间的距离，使得所述固体激光器发出的光束在横向压缩。其中，所述固体激光器的波长为266nm，所述固体激光器的光束面积为2*2mm。
调整好柱透镜与所述光纤之间的距离后，调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射到柱透镜上，再经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上。这里，所述均匀相位掩模板的周期为1072nm，所述均匀相位掩模板的零级衍射率为4％。
当光束照射至均匀相位掩模板后，调节所述均匀相位掩模板的位置，使得所述光束产生衍射光，利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅。
这里，所述利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，包括：控制所述固体激光器移动至预设的距离，使得衍射光照射在所述光纤上，这样就形成了啁啾光纤光栅。所述预设的距离为8～9mm。这样使得光纤光栅的平均折射率提高，光栅的直流分量增加，使得光栅的中心波长不断向长波方向漂移。
实施例四
实际应用中，利用实施例一提供的方法及实施例二提供的装置制作啁啾光纤光栅时，具体过程如下：
将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，并调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为150um。具体地，在调节所述光纤与所述掩模板之间的距离时，在光纤与所述掩模板之间的上方存在一个图像控制器CCD，所述 CCD实时采集光纤与所述掩模板之间的距离图像信息，并将该图像信息发送至计算机中，工作人员可以从计算机中看到该图像信息，并利用CCD上的标尺来调整当前距离。
然后打开固体激光器，将所述固定激光器的功率调整为1.57mJ；将所述固定激光器的频率调整30kHZ；然后调节柱透镜与所述光纤之间的距离，使得所述固体激光器发出的光束在横向压缩。其中，所述固体激光器的波长为266nm，所述固体激光器的光束面积为2*2mm。
调整好柱透镜与所述光纤之间的距离后，调节狭缝的宽度至2.0cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射到柱透镜上，再经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上。这里，所述均匀相位掩模板的周期为1072nm，所述均匀相位掩模板的零级衍射率为4％。
当光束照射至均匀相位掩模板后，调节所述均匀相位掩模板的位置，使得所述光束产生衍射光，利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅。
这里，所述利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，包括：控制所述固体激光器移动至预设的距离，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅。本实施例中预设的距离为9mm，这样使得光纤光栅的平均折射率提高，光栅的直流分量增加，使得光栅的中心波长不断向长波方向漂移。
这里，所述啁啾光纤光栅的反射图谱可参见图3，所述啁啾光纤光栅的投射光谱可参见图4。
本发明提供的实施例带来的有益效果至少是：
本发明实施例提供了一种制作啁啾光纤光栅的方法、装置及光纤激光器，所述方法包括：将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um；调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得所述固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射后，所述光束经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上；调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅；其中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置；如此，通过紫外高能曝光提高了光栅的平均折射率，使光栅的中心波长不断往长波长的方向漂移，从而形成啁啾光纤光栅；这样利用普通的均匀相位掩模板即可制作出啁啾光纤光栅，无需特意准备啁啾相位掩模板即可实施，提高了制作的方便性，且大大降低了啁啾光纤光栅的生产成本。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制作啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，所述方法包括：
将去除涂覆层的裸光光纤置于均匀相位掩模板的一侧，调节所述光纤与所述掩模板之间的距离为145～155um；
调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm，使得固体激光器发出的光束经第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜反射后照射至柱透镜上，再经所述狭缝聚焦后能照射到均匀相位掩模板上；
调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；
利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅；其中，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节狭缝的宽度至1.5～2.5cm之前，还包括：
调节柱透镜与所述光纤之间的距离，使得所述固体激光器发出的光束在横向压缩。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均匀相位掩模板的周期为1072nm，所述均匀相位掩模板的零级衍射率为4％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体激光器的波长为266nm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体激光器的功率为1.5～2.0mJ，所述固定激光器的频率为30～50kHZ。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，包括：
控制所述固体激光器移动至预设的距离，使得衍射光照射在所述光纤上。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设的距离为8～9mm。
8.一种制作啁啾光纤光栅的装置，其特征在于，所述装置包括：固体激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、柱透镜、狭缝及均匀相位掩模板；其中，
所述固体激光器与所述第一反射镜位于同一水平位置，所述第一反射镜与所述第二反射镜垂直；所述第二反射镜与所述第三反射镜位于同一水平位置；
所述柱透镜位于所述第三反射镜的一侧，使得所述固体激光器发出的光束反射至所述柱透镜上；
所述狭缝位于所述柱透镜的一侧，所述均匀相位掩模板位于所述狭缝的一侧，使得所述光束经所述狭缝聚焦后照射到均匀相位掩模板上；
其中，所述光纤位于所述均匀相位掩模板的一侧，通过调节所述均匀相位掩模板，使得所述光束产生衍射光；利用扫描刻写方法，使得衍射光照射在所述光纤上，获取啁啾光纤光栅。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述固体激光器的功率为1.5～2.0mJ，所述固定激光器的频率为30～50kHZ。
10.一种光纤激光器，其特征在于，所述光纤激光器中包括如权利要求1-6任一项权利要求所述的光纤光栅。
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