[发明专利]一种基于光热折变玻璃的反射式体光栅制备方法

说明书

一种基于光热折变玻璃的反射式体光栅制备方法，包括步骤：(1)曝光面进行精抛光；采用双束紫外平行光形成的干涉条纹对PTR玻璃进行曝光；采用450‑550℃的温度进行热显影；沿垂直于曝光入射面方向切割；对切割面精抛光处理后镀上对使用波长λ_使透过率大于99.5％的全介质减反膜，完成反射式体光栅的制备。本发明通过调节曝光角度θ可实现对使用波长的调控，通过对曝光时长、热处理温度和时长实现对反射式体光栅的衍射效率(10％～99％)进行调控，通过切割厚度(0.3mm～30mm)调控实现对光谱半高宽(0.02nm～1nm)进行调控。通过工艺参数调节实现自由调控，且有利于实现规模化量产。

技术领域

本发明涉及一种基于光热折变(PTR，Photo-Thermal Refractive)玻璃的反射式体光栅制备方法。

背景技术

半导体激光器具有效率高、体积小、重量轻、寿命长以及便于集成等优势，在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面得到了广泛的应用。但半导体激光器的输出光谱线宽一般为2-5nm，而且随着温度的变化中心波长漂移较大，因此外腔锁波、光谱压缩技术应运而生。

近年来，反射式体光栅被应用于高功率半导体激光器的波长稳定和光谱压缩，取得了显著的成果【在先技术1：L.Glebov et al.,Optics Letters,33,7(2008)】。其原理是当激光器腔外插入反射式体光栅后，只有特定波长(满足布拉格条件)，特定角度的入射光才能反馈回激光器，从而达到波长稳定和光谱压窄的效果，不同厚度的反射式体光栅能够实现不同的光谱压窄效果，且厚度越厚光谱越窄。

反射式体光栅的应用能够压窄半导体激光器的线宽、稳定输出波长、提高亮度、减少热影响，且使用寿命长、可靠性高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光热折变(PTR)玻璃的反射式体光栅的制备方法。

基于PTR玻璃的反射式体光栅制备方法包括以下步骤：

(1)将待曝光的PTR玻璃的表面进行抛光，使曝光入射面和出射面3的表面均方根粗糙度RMS均小于1nm；

(2)双束紫外平行光形成的干涉条纹从入射面照射至PTR玻璃上，干涉条纹7周期Λ＝λ_使/2n_av，曝光角度θ＝arcsin(n_avλ_曝/λ_使)，其中λ_曝为用于曝光的紫外光波长，λ_使为反射式体光栅的使用波长，n_av为PTR玻璃1的平均折射率，θ是双束紫外平行光分别与PTR玻璃的法线6的夹角。

(3)保持双束紫外平行光和PTR玻璃的位置，使干涉条纹在PTR玻璃内部保持3分钟至30分钟左右，使PTR玻璃的折射率发生周期性变化，其周期与干涉条纹周期一致，至此紫外曝光过程结束。

(4)将曝光后的PTR玻璃放置于高温炉中，采用450-550℃的温度对玻璃进行热显影，恒温时间30分钟至240分钟。

(5)将热显影后的光热折变玻璃沿垂直于曝光入射面方向切割成一定厚度的小块成为反射式体光栅，该反射式体光栅的两个切割面即为通光面，且两个通光面的夹角小于1′；

(6)对切割面进行抛光处理，使切割面的表面均方根粗糙度RMS均小于1nm，并对其他面进行打毛处理；

(7)在切割面上镀制全介质减反射膜，确保反射式体光栅的使用波长λ_使的透过率大于99.5％。

通过反射式体光栅的厚度在0.3～30毫米范围内变化，实现对光谱半高宽在1nm～0.02nm范围内进行调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：反射式体光栅的性能可通过工艺参数调节实现自由调控，且有利于实现规模化量产。