[发明专利]一种宽带宽高斯型低反光纤光栅的刻写方法

说明书

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。

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；