CN112558215A - 一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅及其制备方法，该方法利用飞秒激光技术在光纤基底材料上刻写三个光栅周期的等距光栅，其中第三光栅周期>第二光纤周期>第一光纤周期，并且三个光线周期呈等差数列，形成阶跃型等栅距光栅，该阶跃型等栅距光栅制备工艺简单，成本低，并且可以精确的控制刻写工艺，控制光栅栅线间距，制备精密的阶跃型等栅距光纤，用于位移传感器。

Description

一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤器件领域，具体涉及一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅及其制备方法。
背景技术
等栅距光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。
但是，现有技术中等栅距光栅制备多采用一次曝光成型工艺成本高，无法准确控制光栅栅线之间的间距，飞秒激光采用逐线法可以精确控制光栅栅线间距，制备精密的阶跃型等栅距光栅。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的等栅距光栅制备方法中存在的制备成本高，制备工艺不精准的问题，提供了一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅及其制备方法，该光栅的制备方法如下：
(1)取基底材料，利用飞秒激光技术，采用逐线法在所述基底材料上刻写第一光栅周期等距光栅；
(2)第一光栅周期等距光栅刻写完毕后，利用飞秒激光技术，采用逐线法在所述基底材料上，继续刻写第二光栅周期等距光栅；
(3)第二光栅周期等距光栅刻写完毕后，利用飞秒激光技术，采用逐线法在所述基底材料上，继续刻写第三光栅周期等距光栅；
所述第一光栅周期大于所述第二光栅周期，所述第二光栅周期大于所述第三光栅周期；
进一步地，所述第一光栅周期为：500nm；
所述第二光栅周期为：700nm；
所述第三光栅周期为：900nm；
进一步地，所述第一光栅周期、第二光栅周期和第三光栅周期满足下面公式：
DX＝D0+D1X
其中，DX为x位置周期；D0为初始刻线周期D1为下一周期。X为栅线之间的距离；
进一步地，所述基底材料为：熔融石英玻璃，硅片；
本发明还提供由上述制备方法制备的一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种阶跃型等栅距光栅的制备方法，该方法采用飞秒激光技术，在光纤基底材料上刻写三个光栅周期的等栅距光栅，三个光栅周期符合等差数列，该制备方法操作简单，与现有技术中的一次曝光成型工艺相比，成本低，且可以精准的控制光栅栅线的间距，通过该方法制备的阶跃型等栅距光栅测量精密，更适于用作位移传感器。
附图说明
图1为等栅距光栅工作原理图；
图2为实施例中阶跃型等栅距光栅工作原理图；
图3为试验例中阶跃型等栅距光栅光谱漂移图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现，说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。下面通过具体的实施例对本发明的一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅及其制备方法进行说明：
实施例
本实施例提供了一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅及其制备方法，具体如下：
(1)取石英基底材料，利用飞秒激光刻写技术，采用逐线法在石英基底材料上刻写光栅周期为500nm的第一等距光栅；
(2)第一等距光栅刻写完成后，改变光栅周期，继续进行第二等距光栅的刻写，第二等距光栅的光栅周期为700nm；
(3)第二等距光栅刻写完成后，改变光栅周期，继续进行第三等距光栅的刻写，第三等距光栅的光栅周期为900nm；
以上等距光栅的光栅周期满足以下计算公式：
DX＝D0+D1X
其中，DX为x位置周期；D0为初始刻线周期D1为下一周期。X为栅线之间的距离；
通过以上方法便制作得到具有三个光栅周期的阶跃型等距光栅，如图2所示。
试验例
对实施例中制备的三个光栅周期的阶跃型等距光栅进行系统测试，利用宽带光入射到光栅表面，如图2所示，入射角为θ，窄带光会发生反射，最终被光谱仪接收，反射到光栅表面的光斑位置变化导致了光谱仪上的光谱波峰发生漂移，光谱漂移图如图3所示，根据图3可以看出不同周期的光栅区域会导致反射的光谱发生中心波长漂移。可用作位移传感器。

Claims (5)

1.一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)取基底材料，利用飞秒激光技术，采用逐线法在所述基底材料上刻写第一光栅周期等距光栅；
(2)第一光栅周期等距光栅刻写完毕后，利用飞秒激光技术，采用逐线法在所述基底材料上，继续刻写第二光栅周期等距光栅；
(3)第二光栅周期等距光栅刻写完毕后，利用飞秒激光技术，采用逐线法在所述基底材料上，继续刻写第三光栅周期等距光栅；
所述第一光栅周期大于所述第二光栅周期，所述第二光栅周期大于所述第三光栅周期。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一光栅周期为：500nm；所述第二光栅周期为：700nm；所述第三光栅周期为：900nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一光栅周期、第二光栅周期和第三光栅周期满足下面公式：
DX＝D0+D1X
其中，DX为x位置周期；D0为初始刻线周期D1为下一周期；X为栅线之间的距离。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底材料为：熔融石英玻璃，硅片。
5.由权利要求1-4所述制备方法制备的一种基于飞秒激光技术的阶跃型等栅距光栅。
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