CN108732677A - 一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法，首先搭建宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置，紫外光束通过两片柱面镜聚焦后经相位掩模板入射到光纤上，使纤芯折射率发生变化，刻写出低反光纤光栅，通过电控平移台沿紫外光束传输方向平移第二柱面镜可控制高斯型低反光纤光栅的带宽，利用光谱仪在线测量低反光纤光栅的反射光谱可读出其带宽，若带宽达不到要求，将带宽读数反馈至计算机，计算机通过软件控制电控平移台，电控平移台平移第二柱面镜，即可刻写出满足带宽要求的宽带宽高斯型低反光纤光栅。本发明具有精度高、响应快、自动调节、可控性高等优点。

Description

一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法
技术领域
本发明涉及光纤光栅制作领域，具体涉及一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法。
背景技术
1978年，加拿大通信研究中心的K.O.Hill及其合作者首次从光纤中观察到了光子诱导光栅。Hill的早期光纤是用488nm可见光波长的亚离子激光器，通过增加或延长注入光纤纤芯中的光辐照时间而在纤芯中形成了光栅。后来G.Meltz等人利用高强度紫外光源所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光在该光纤纤芯中所产生折射率调制或相位光栅。1989年，第一支布拉格波长位于通信波段的光纤光栅研制成功。1993年，Hill等人提出了相位掩模技术，它主要是利用紫外光透过相位掩模板后的±1级衍射光形成的干涉光对具有良好光敏性的光纤进行曝光处理，使得光纤纤芯的折射率产生周期性的变化，这项技术使得制作光纤光栅的工艺流程便得更加灵活和简便，有利于批量化工业化生产。
相位掩膜法是将光敏光纤贴近相位掩膜板，利用相位掩膜板近场衍射所产生的干涉条纹在光纤中形成折射率的周期性扰动，从而形成光纤光栅。相位掩膜板是基于光刻技术利用照相平板印刷技术，在透紫外光的平玻璃板表面上蚀刻出周期性的浮雕结构。当紫外光通过时，会产生衍射。在实际制作过程中，由于紫外激光光束的直径为900微米，而光纤芯径只有20微米，为了尽可能大的利用紫外激光的能量，在光路中使用柱面镜，在垂直方向上对紫外激光光束进行聚焦，光纤位于焦点处。同时，这也带来新的问题，由于光斑只在垂直方向上进行聚焦，而水平方向上的光斑大小并没有发生变化，这样刻写的高斯型低反光纤光栅的带宽过窄，目前一般采用啁啾相位掩模板来实现宽带宽啁啾型低反光纤光栅，如果需要宽带宽的高斯型低反光纤光栅则无法满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法，能够实现相位掩膜板法制作光纤光栅时，紫外激光光束水平方向上聚焦度的调整，使高斯型低反光纤光栅带宽具有可控性，实现了宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法，方法步骤如下：
第一步，搭建宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置：
所述宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置包括准分子紫外激光器、第一反射镜、第二反射镜、第一柱面镜、第二柱面镜、电控平移台、相位掩膜板、光纤支架，光纤、光谱仪和计算机，共光轴依次设置第二反射镜、第一柱面镜、第二柱面镜和相位掩膜板，第一柱面镜的轴水平放置，第二柱面镜的轴竖直放置，第二柱面镜通过固定座固定在电控平移台上，第二反射镜位于第一反射镜的反射光路上，准分子紫外激光器位于第一反射镜的入射光路上，光纤水平固定在紧贴相位掩膜板的光纤支架上且位于入射光线的相反方向，光谱仪通过跳线连接光纤的一端，采集光纤的反射光谱数据，电控平移台通过计算机控制，转入第二步；
第二步，打开准分子紫外激光器，准分子紫外激光器发出紫外光束，经第一反射镜反射至第二反射镜，经第二反射镜反射至第一柱面镜，经第一柱面镜将光束纵向聚焦至第二柱面镜，再经第二柱面镜将光束横向聚焦至相位掩膜板，并入射至光纤，光纤纤芯吸收紫外光折射率发生变化，形成光栅，通过跳线将数据传输到光谱仪上，同时将数据实时传输给计算机，转入第三步；
第三步，判断光谱仪所接收光谱带宽是否为所需带宽数值，若不是，计算机控制电控平移台，转入第四步；
第四步，电控平移台接收信号并调整第二柱面镜，改变紫外激光光束在水平方向上的聚焦度，使得光谱仪接收的光谱带宽达到所需带宽数值。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）可控性好，能够控制激光光束聚焦度来精确控制高斯型低反光纤光栅的带宽；（2）精度高，相对于手动平移，电控平移台的调整精度更高；（3）适用范围广，本装置可使用于各种类型的宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写。
附图说明
图1为发明宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置的三维图。
图2为发明宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置的结构图。
图3本发明宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
结合图1，一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置，包括准分子紫外激光器1、第一反射镜2、第二反射镜3、第一柱面镜4、第二柱面镜5、电控平移台6、相位掩膜板7和光纤支架8，共光轴依次设置第二反射镜3、第一柱面镜4、第二柱面镜6和相位掩膜板7，第一柱面镜4的轴水平放置，第二柱面镜5的轴竖直放置，第二柱面镜5通过倾斜台固定在电控平移台6上，第二反射镜3位于第一反射镜2的反射光路上，准分子紫外激光器1位于第一反射镜2的入射光路上，光纤水平固定在紧贴相位掩膜板7的光纤支架8上且位于入射光线的相反方向，光谱仪通过跳线连接光纤的一端，采集光纤的反射光谱数据，电控平移台6与计算机连接，通过计算机控制电控平移台6。
准分子紫外激光器1发出紫外光束，经第一反射镜2反射至第二反射镜3，经第二反射镜3反射至第一柱面镜4，经第一柱面4将光束纵向聚焦至第二柱面镜5，再经第二柱面镜5将光束横向聚焦至相位掩膜板7，并入射至光纤，光纤纤芯吸收紫外光折射率发生变化，形成光栅，通过跳线将数据传输到光谱仪上，同时将数据实时反馈至计算机（计算机中安装ESP301 Utility软件，用于调整电控平移台6），通过读出光谱仪所接收光谱带宽是否为所需带宽数值，若不是，计算机通过软件控制电控平移台6，电控平移台6接收信号并调整第二柱面镜5，改变紫外激光光束在水平方向上的聚焦度，使得光谱仪接收的光谱带宽达到所需带宽数值。
所述第一反射镜2和第二反射镜5均采用镀紫外增反膜的反射镜。
所述第二柱面镜5可沿紫外光束传输方向移动，由于加入了第二柱面镜5，使得紫外激光光束在水平方向上聚焦，从而改变布拉格条件的严谨性，使得光谱仪接收的光谱带宽发生变化。
所述高斯型低反光纤光栅带宽可控。
结合图3，一种宽带宽高斯型低反光纤光栅刻写的方法，方法步骤如下：
第一步，搭建宽带宽高斯型低反光纤光栅刻写装置：
所述宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置包括准分子紫外激光器1、第一反射镜2、第二反射镜3、第一柱面镜4、第二柱面镜5、电控平移台6、相位掩膜板7和光纤支架8，共光轴依次设置第二反射镜3、第一柱面镜4、第二柱面镜6和相位掩膜板7，第一柱面镜4的轴水平放置，第二柱面镜5的轴竖直放置，第二柱面镜5通过倾斜台固定在电控平移台6上，第二反射镜3位于第一反射镜2的反射光路上，准分子紫外激光器1位于第一反射镜2的入射光路上，光纤水平固定在紧贴相位掩膜板7的光纤支架8上且位于入射光线的相反方向，光谱仪通过跳线连接光纤的一端，采集光纤的反射光谱数据，电控平移台6通过计算机控制，转入第二步；
第二步，打开准分子紫外激光器1，准分子紫外激光器1发出紫外光束，经第一反射镜2反射至第二反射镜3，经第二反射镜3反射至第一柱面镜4，经第一柱面镜4将光束纵向聚焦至第二柱面镜5，再经第二柱面镜5将光束横向聚焦至相位掩膜板7，并入射至光纤，光纤纤芯吸收紫外光折射率发生变化，形成光栅，通过跳线将数据传输到光谱仪上，同时将数据实时反馈至计算机，转入第三步；
第三步，判断光谱仪所接收光谱带宽是否为所需带宽数值，若不是，计算机通过软件控制电控平移台6，转入第四步；
第四步，电控平移台6接收信号并调整第二柱面镜5，改变紫外激光光束在水平方向上的聚焦度，使得光谱仪接收的光谱带宽达到所需带宽数值。
采用计算机控制电控平移台6，其自动化程度高，能自动调整第二柱面镜5，使紫外光束横向聚焦度发生改变，提高了高斯型低反光纤光栅带宽可控性。
采用计算机控制高斯型低反光纤光栅带宽，相对于手动控制，对带宽的控制精度更高。

Claims (3)

1.一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法，其特征在于，方法步骤如下：
第一步，搭建宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置，转入第二步：
所述宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写装置包括准分子紫外激光器（1）、第一反射镜（2）、第二反射镜（3）、第一柱面镜（4）、第二柱面镜（5）、电控平移台（6）、相位掩膜板（7）和光纤支架（8），共光轴依次设置第二反射镜（3）、第一柱面镜（4）、第二柱面镜（6）和相位掩膜板（7），第一柱面镜（4）的轴水平放置，第二柱面镜（5）的轴竖直放置，第二柱面镜（5）通过倾斜台固定在电控平移台（6）上，第二反射镜（3）位于第一反射镜（2）的反射光路上，准分子紫外激光器（1）位于第一反射镜（2）的入射光路上，光纤水平固定在紧贴相位掩膜板（7）的光纤支架（8）上且位于入射光线的相反方向，光谱仪通过跳线连接光纤的一端，采集光纤的反射光谱数据，电控平移台（6）通过计算机控制；
第二步，打开准分子紫外激光器（1），准分子紫外激光器（1）发出紫外光束，经第一反射镜（2）反射至第二反射镜（3），经第二反射镜（3）反射至第一柱面镜（4），经第一柱面镜（4）将光束纵向聚焦至第二柱面镜（5），再经第二柱面镜（5）将光束横向聚焦至相位掩膜板（7），并入射至光纤，光纤纤芯吸收紫外光折射率发生变化，形成光栅，通过跳线将数据传输到光谱仪上，同时将数据实时反馈至计算机，转入第三步；
第三步，判断光谱仪所接收光谱带宽是否为所需带宽数值，若不是，计算机控制电控平移台（6），转入第四步；
第四步，电控平移台（6）接收信号并调整第二柱面镜（5），改变紫外激光光束在水平方向上的聚焦度，使得光谱仪接收的光谱带宽达到所需带宽数值。
2.根据权利要求1所述的宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法，其特征在于：第一步中，所述第一反射镜（2）和第二反射镜（3）均采用镀紫外增反膜的反射镜。
3.根据权利要求1所述的宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法，其特征在于：第一步中，所述第二柱面镜（5）能够沿紫外光束传输方向移动。
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