CN112578493A - 一种具有自温度补偿功能光栅及其制备方法 - Google Patents

一种具有自温度补偿功能光栅及其制备方法 Download PDF

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祝连庆
何巍
袁宏伟
张雯
董明利
李红
何彦霖
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供了一种具有自温度补偿功能光栅及其制备方法，通过紫外曝光和飞秒刻写在光线基底材料分别刻写变栅距光栅和等栅距光栅，光栅刻写完成后镀金膜制备成具有自温度补偿功能光栅，该方法制备的光栅可以有效的抵抗因环境温度变化带来的干扰，弥补光栅缺少温度补偿的缺陷。

Description

一种具有自温度补偿功能光栅及其制备方法
技术领域
本发明涉及光栅器件领域，具体涉及一种具有自温度补偿功能光栅及其制备方法。
背景技术
目前位移测量方面的传感器主要有电磁式位移传感器，无线电位移传感器，它们都可以实现对物体位移的测量，但各自都存在一定的局限性。
电磁式位移传感器：由于电磁参量的检测发展较为成熟，可将基于位移量对测量元件的长度、面积等物理属性的改变，通过电磁转化输出电信号。但该类传感器通常具有较低的固有频率，不易实现快速动态检测。
无线电位移传感器：利用回波定位、多普勒效应等原理研制，如现代测试技术中的雷达测距、GPS技术都属于这一类传感器。这类传感器适合于大型物体的大范围内定位传感，被广泛应用于人、物等的全球范围内的定位及汽车防碰撞系统中，但不适于较小位移量的检测。
发明内容
本发明为了解决现有技术中位移传感器检测效率不够高、灵敏度不都强、受温度和电磁干扰较大的缺点，提供了一种具有自温度补偿功能光栅的制备方法，该方法如下：
(1)取基底材料，纵向将所述基底材料平均分为两部分，变栅距区和等栅距区；
(2)采用紫外曝光方法在所述变栅距区的基底材料内部刻写变栅距光栅；
(3)采用飞秒激光技术在所述等栅距区的基底材料表面刻写等栅距光栅；
(4)完成刻写后在光栅表面涂覆金属膜；
进一步地，所述基底材料为熔融石英玻璃，硅片；
进一步地，所述紫外曝光方法的条件为利用波长为244nm的激光进行双束干涉曝光而成；
进一步地，所述飞秒激光技术的条件为利用波长为800nm的激光在光栅表面利用逐线法刻写；
进一步地，所述变栅距光栅栅区长度为5cm，宽度为0.5cm；
进一步地，所述等栅距光栅长度为5cm宽度为0.5cm；
进一步地所述涂覆金属膜为金膜，厚度为100nm。
本发明还提供了一种由上述制备方法制备的一种具有自温度补偿功能光栅。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益之处：
本发明使用紫外曝光和飞秒激光刻写技术，在光纤基底材料上分别刻写了变栅距光栅和等栅距光栅，在刻写后的光栅材料上涂覆金膜。该制备方法操作简便，成本低，可以用于生产使用，通过该方法制备的光栅，可以有效的抵抗现有技术中在光栅应用过程中因环境中温度变化带来的干扰，同时克服光栅缺少温度补偿的缺点。
附图说明
图1为位移光栅工作原理图；
图2为实施例中带有温度补偿功能光栅的结构图
图3为实施例中飞秒刻写系统图；
图4为试验例中光斑位置变化的光谱图；
图5为试验例中温度补偿波长漂移图。
附图标记说明：
1-飞秒刻写等栅距光栅，2-光斑，3-光斑移动轨迹，4-紫外曝光变栅距光栅。
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具有温度补偿功能光栅及其制备方法进行说明：
实施例
本实施例提供了一种具有温度补偿功能光栅的制备方法，具体制备方法如下：
(1)首先，取一块硅片，将硅片纵向平均分为两部分，分别为变栅距区和等栅距区；
(2)在变栅距区利用波长为244nm的紫外激光进行双束干涉曝光；
(3)在等栅距区利用波长为800nm的激光在光栅表面利用飞秒逐线法进行刻写；
(4)完成两个栅区的刻写后，在光栅表面涂覆100nm厚的金膜。
通过以上方法便制备得到具有温度补偿功能的光栅。
试验例
对实施例中制备的具有温度补偿功能的光栅进行光谱测定，将光源打出的光信号通过Y型光纤照射到两片栅区的中央位置，如图3所示，然后利用光谱仪连接Y型光纤接收端，同时移动光斑的位置就可以观察到光谱的漂移，如图4所示，变栅距光栅栅区反射的光随着位置改变移动，但是等栅距光栅的反射光谱没有发生变化，因为温度没有变化。

Claims (7)

1.一种具有自温度补偿功能光栅制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：
(1)取基底材料，纵向将所述基底材料平均分为两部分，变栅距区和等栅距区；
(2)采用紫外曝光方法在所述变栅距区的基底材料内部刻写变栅距光栅；
(3)采用飞秒激光技术在所述等栅距区的基底材料表面刻写等栅距光栅；
(4)完成刻写后在光栅表面涂覆金属膜。
2.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。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述紫外曝光方法为利用波长为244nm的激光进行双束干涉曝光而成。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光技术为利用波长为800nm的激光在光栅表面利用逐线法刻写。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述变栅距光栅栅区长度为5cm，宽度为0.5cm；
所述等栅距光栅长度为5cm宽度为0.5cm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆金属膜为金膜，厚度为100nm。
7.本发明还提供了一种由上述制备方法制备的一种具有自温度补偿功能光栅。
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