CN109799574B - 一种任意图样的光纤光栅制备装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种任意图样的光纤光栅制备装置及其方法，包括光纤光栅刻写光、可控光阑、反射镜、相位掩膜板和待刻写光栅；所述光纤光栅刻写光通过可控光阑控制光纤光栅刻写光的通过和关闭，所述光纤光栅刻写光通过可控光阑发出，穿过可控光阑的光纤光栅刻写光经反射镜的反射作用将其正入射到相位掩膜板上，所述反射镜放置于可移动支架上，所述可移动支架控制反射镜处于与相位掩膜板平行的不同位置；所述相位掩膜板使光纤光栅刻写光形成初始干涉条纹；所述待刻写光栅，是通过光纤光栅刻写光形成的初始干涉条纹在待刻写光栅上形成周期性折射率调制而成。本发明在工作过程中对光源相干性与装置机械稳定性要求较低，在生产工程应用方面更容易实现。

Description

一种任意图样的光纤光栅制备装置及其方法

技术领域

本发明属于光纤领域，具体涉及一种任意图样的光纤光栅制备装置及其方法。

背景技术

光纤光栅的出现是在光纤领域的一大重要技术突破，对它的研究也已迅速成为国际上光纤器件领域的一个热点。由于光纤光栅具有稳定性好、体积小、抗电磁干扰并易于同光纤系统兼容集成等诸多优点，它在光纤通讯、光纤传感器等领域具有广泛的应用前景。

目前常用的光纤光栅制备方法主要有双光束干涉法和相位掩膜板法。

1989年，美国联合技术研究中心的Meltz等人提出利用双光束干涉法写入光纤光栅（现有技术一）。这种写入方法的核心是将入射光分成两束，两束光重新相遇时会发生干涉，然后将光纤放置在干涉场中曝光从而形成永久的周期性折射率调制，从而形成光纤光栅。这种光纤制备技术可以通过改变两束光重新会聚时的夹角，来调整干涉条纹的周期，从而改变光纤光栅的中心波长。但是，由于双光束干涉法的两个光束的光程较长，因此它对刻写光源的相干性要求较高；此外，这种方法对整个装置的机械稳定性要求极高。

相位掩膜板法制备光纤光栅是目前制备光纤光栅的常用方法。1993年，加拿大通信研究中收的K.O.Hill研究组首次提出利用相位掩膜板刻写光纤光栅（现有技术二），采用的相位掩膜板是经电子束光刻或全息术刻蚀于硅片表面的一维周期性结构；这样，将光敏光纤靠近放在相位掩膜板后，利用相位掩膜板的近场衍射产生的干涉条纹对光纤的有效折射率性进行周期性调制，形成光纤光栅。但是，这种光纤光栅制备方法得到的光纤光栅的图形严格受限于相位掩膜板。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种任意图样的光纤光栅制备装置及其方法。

技术方案：本发明所述一种任意图样的光纤光栅制备装置，包括光纤光栅刻写光、可控光阑、反射镜、相位掩膜板和待刻写光栅；所述光纤光栅刻写光通过可控光阑控制光纤光栅刻写光的通过和关闭，所述光纤光栅刻写光通过可控光阑发出，穿过可控光阑的光纤光栅刻写光经反射镜的反射作用将其正入射到相位掩膜板上，所述反射镜放置于可移动支架上，所述可移动支架控制反射镜处于与相位掩膜板平行的不同位置；所述相位掩膜板使光纤光栅刻写光形成初始干涉条纹；所述待刻写光栅，是通过光纤光栅刻写光形成的初始干涉条纹在待刻写光栅上形成周期性折射率调制而成。

优选地，还包括工控机，所述工控机用于控制可控光阑的开/关和可移动支架的移动速度。

优选地，还包括刻写光源，所述刻写光源用于提供光纤光栅刻写光。

优选地，所述刻写光源为紫外连续刻写激光器。

优选地，所述相位掩膜板选用刻写布拉格光栅所用的均匀相位掩膜板。

优选地，所述相位掩膜板与待刻写光栅平行。

利用所述光纤光栅制备装置进行工作的方法，包括如下步骤：

1）仔细调节反射镜角度，使光纤光栅刻写光垂直于相位掩膜板；

2）仔细调制可移动支架，确保反射镜在移动过程中，光纤光栅刻写光均垂直于相位掩膜板；

3）放置待刻写光栅，调整待刻写光栅与相位掩膜板平行；

4）打开可控光阑，使光纤光栅刻写光通过可控光阑，均匀移动反射镜，观察此时在待刻写光栅上得到的光纤光栅，重复步骤1）至3）的步骤，直至此时得到均匀的布拉格光栅。

5) 通过控制可控光阑的开/关和反射镜的移动速度，得到任意图样的光纤光栅。

本发明可以通过可控光阑开/关的控制与可移动支架移动速度的控制，实现对相位掩膜板初始干涉条纹的修改，实现啁啾，切趾，相移等任意图样光纤光栅的制备。

有益效果：（1）本发明可以通过可控光阑开/关的控制与可移动支架移动速度的控制，实现对相位掩膜板初始干涉条纹的修改，实现啁啾，切趾，相移等任意图样光纤光栅的制备：

（2）本发明针对背景技术中现有技术一中两束不同光程光的干涉问题，在本发明中并不涉及到两束不同光程光的干涉，因此其对光源相干性与装置机械稳定底要求较低，在生产工程应用方面更容易实现：相对于背景技术中的现有技术二中的问题，本发明在普通相位掩膜板光纤光栅刻写技术的基础上，增加了可控光阑与可移动支架，可以有效控制光纤光栅刻写光的开关与位置，实现对相位掩膜板初始干涉条纹的修改，实现任意图形的光纤光栅刻写。

附图说明

图1为本发明所述光纤光栅制备装置的结构框图。

其中，1-刻写光源；2-可控光阑；3-反射镜；4-可移动支架；5-相位掩膜板；6-待刻写光栅；7-工控机。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种任意图样的光纤光栅制备装置，包括刻写光源1、可控光阑2、反射镜3、相位掩膜板5和待刻写光栅6；刻写光源1为紫外连续刻写激光器，刻写光源1用于提供光纤光栅刻写光，刻写光源1可选用244nm的倍频氩离子激光器，光纤光栅刻写光通过可控光阑2控制光纤光栅刻写光的通过和关闭，光纤光栅刻写光通过可控光阑2发出，穿过可控光阑2的光纤光栅刻写光经反射镜3的反射作用将其正入射到相位掩膜板5上，相位掩膜板5选用刻写布拉格光栅所用的均匀相位掩膜板5，反射镜3放置于可移动支架4上，可移动支架4控制反射镜3处于与相位掩膜板5平行的不同位置；相位掩膜板5使光纤光栅刻写光形成初始干涉条纹；待刻写光栅6，是通过光纤光栅刻写光形成的初始干涉条纹在待刻写光栅6上形成周期性折射率调制而成，相位掩膜板5与待刻写光栅6平行；工控机7用于控制可控光阑2的开/关和可移动支架4的移动速度。

利用所述光纤光栅制备装置进行工作的方法，包括如下步骤：

1）仔细调节反射镜角度，使光纤光栅刻写光垂直于相位掩膜板；

2）仔细调制可移动支架，确保反射镜在移动过程中，光纤光栅刻写光均垂直于相位掩膜板；

3）放置待刻写光栅，调整待刻写光栅与相位掩膜板平行；

4）打开可控光阑，使光纤光栅刻写光通过可控光阑，均匀移动反射镜，观察此时在待刻写光栅上得到的光纤光栅，重复步骤1）至3）的步骤，直至此时得到均匀的布拉格光栅。

5) 通过控制可控光阑的开/关和反射镜的移动速度，得到任意图样的光纤光栅。

本发明可以通过可控光阑开/关的控制与可移动支架移动速度的控制，实现对相位掩膜板初始干涉条纹的修改，实现啁啾，切趾，相移等任意图样光纤光栅的制备。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种任意图样的光纤光栅制备装置，其特征在于：包括光纤光栅刻写光、可控光阑、反射镜、相位掩膜板和待刻写光栅；所述光纤光栅刻写光通过可控光阑控制光纤光栅刻写光的通过和关闭，所述光纤光栅刻写光通过可控光阑发出，穿过可控光阑的光纤光栅刻写光经反射镜的反射作用将其正入射到相位掩膜板上，所述反射镜放置于可移动支架上，所述可移动支架控制反射镜处于与相位掩膜板平行的不同位置；所述相位掩膜板使光纤光栅刻写光形成初始干涉条纹；所述待刻写光栅，是通过光纤光栅刻写光形成的初始干涉条纹在待刻写光栅上形成周期性折射率调制而成。

2.根据权利要求1所述的一种任意图样的光纤光栅制备装置，其特征在于：还包括工控机，所述工控机用于控制可控光阑的开/关和可移动支架的移动速度。

3.根据权利要求2所述的一种任意图样的光纤光栅制备装置，其特征在于：还包括刻写光源，所述刻写光源用于提供光纤光栅刻写光。

4.根据权利要求3所述的一种任意图样的光纤光栅制备装置，其特征在于：所述刻写光源为紫外连续刻写激光器。

5.根据权利要求1所述的一种任意图样的光纤光栅制备装置，其特征在于：所述相位掩膜板选用刻写布拉格光栅所用的均匀相位掩膜板。

6.根据权利要求1所述的一种任意图样的光纤光栅制备装置，其特征在于：所述相位掩膜板与待刻写光栅平行。

7.利用权利要求1-6任一所述光纤光栅制备装置进行工作的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）仔细调节反射镜角度，使光纤光栅刻写光垂直于相位掩膜板；

2）仔细调制可移动支架，确保反射镜在移动过程中，光纤光栅刻写光均垂直于相位掩膜板；

3）放置待刻写光栅，调整待刻写光栅与相位掩膜板平行；

4）打开可控光阑，使光纤光栅刻写光通过可控光阑，均匀移动反射镜，观察此时在待刻写光栅上得到的光纤光栅，重复步骤1）至3）的步骤，直至此时得到均匀的布拉格光栅；

5) 通过控制可控光阑的开/关和反射镜的移动速度，得到任意图样的光纤光栅。

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