[发明专利]利用超快激光诱导应力场改变介质内部折射率的方法

说明书

本发明公开一种利用超快激光诱导应力场改变介质内部折射率的方法，包括以下几个步骤：第一步，通过聚焦系统将超快脉冲激光聚焦到介质内部；第二步，调节超快脉冲功率使其在介质内部产生损伤结构；第三步，通过移动平台承载介质或振镜偏转超快激光实现激光和介质的相对移动，完成定点曝光或沿特定路径的连续曝光。本发明所提供的本专利使用超快激光冲击对激光作用周围区域产生挤压，被挤压后的物质密度增加，从而折射率变大。这种方法对很多传统方法无法胜任的材料也能进行折射率修饰，而且折射率增加区域和激光损伤区域不重合，所以能在折射率增加区域保留材料的电光、非线性、荧光和热稳定性等性质。

技术领域

本发明涉及利用超快激光改变介质内部折射率分布的方法，特别是一种利用超快激光冲击产生的应力场提高折射率从而制作光学器件的方法。

背景技术

超快激光具有低于衍射极限的材料修饰精度和灵活快速的三维加工能力，现有技术(Davis等，1996，Optics Letters 21)利用特定材料在超快激光作用下，激光曝光区域折射率会升高的特性用于制作光学波导、光栅、光子晶体等。

但是，上述方法适用的材料是非常有限的，因为大多数具有有序晶格结构的晶体和部分玻璃在激光辐照下会发生结构损伤从而发生折射率降低。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种利用超快激光诱导应力场改变介质内部折射率的方法，该方法能够填补以往方法无法适用的居多空白，且能保留材料的光学物理性质。

技术方案：利用超快激光诱导应力场改变介质内部折射率的方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

第一步，通过聚焦系统将超快脉冲激光聚焦到介质内部；

第二步，调节超快脉冲功率使其在介质内部产生损伤结构；

第三步，通过移动平台承载介质或振镜偏转超快激光实现激光和介质的相对移动，完成定点曝光或沿设定路径的连续曝光。

本发明进一步限定的技术方案为：所述介质为磷酸盐玻璃，所述聚焦系统为倍率为10的显微物镜，所述超快激光的波长为790nm，重复频率为1kHz，脉冲宽度为150fs。

优选的，所述介质为石英晶体，所述聚焦系统为倍率为10的显微物镜，所述超快激光的波长为1064nm，重复频率为500kHz，脉冲宽度为100ps。

优选的，所述介质为硅酸盐玻璃，所述聚焦系统为倍率为20的显微物镜，所述超快激光的波长为532nm，重复频率为500kHz，脉冲宽度为100ps。

优选的，所述移动平台为三维移动平台用的是Prior Scientific H101F。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的本专利使用超快激光冲击对激光作用周围区域产生挤压，被挤压后的物质密度增加，从而折射率变大。这种方法对很多传统方法无法胜任的材料也能进行折射率修饰，而且折射率增加区域和激光损伤区域不重合，所以能在折射率增加区域保留材料的电光、非线性、荧光和热稳定性等性质。

附图说明

图1为实施例1-3中在介质内部诱导应力场改变折射率示意图.

图2为实施例1中在介质内部制作的光学波导示意图。

图3为实施例1中在介质内部制作的光学波导端面显微图。

图4为实施例1中在介质内部制作的光学波导侧面显微图。

图5为实施例2中在介质内部制作的1至4波导分数器示意图。

图6为实施例2中在介质内部制作1至2波导分数器的模式输出图。

图7为实施例3中在介质内部制作出的周期折射率分布结构显微图。