[发明专利]一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法

权利要求书

1.一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：待加工光纤的预处理；

首先截取一段一定长度的单模光纤，用光纤剥线钳去除待加工部位光纤涂覆层，使光纤包层暴露在空气中；依次经过乙醇和去离子水对去除包层的光纤擦拭和冲洗，使光纤表面无涂覆层残留，最后将光纤表面的去离子水吹干，待加工单模光纤预处理完成；

步骤二：通过飞秒激光在光纤中逐点刻写啁啾光栅；

首先，将待加工的光纤固定在三维平台上，使加工部位由镜油浸没以消除光纤圆柱形截面相差；飞秒激光放大器经倍频后出射飞秒激光，激光在经过倍频晶体、扩束准直系统、二向色镜和油浸物镜后聚焦在光纤纤芯内，通过CCD相机可观察激光聚焦位置，同时可以通过调整三维平台来改变激光聚焦位置；随后，在软件中输入预先设置好的加工程序，控制三维平台进行变速运动，沿光纤轴向对其进行变速扫描加工，通过改变加工参数，使激光聚焦在纤芯内的点间距发生具有不同幅度的改变，可制造具有不同啁啾率的啁啾光纤光栅。

步骤三：啁啾光纤光栅的取出及退火；

首先，将步骤二中通过飞秒激光逐点直写法制造的啁啾光栅取出，用乙醇浸泡的棉花擦拭光纤表面的镜油，然后用去离子水冲洗光纤，最后将其吹干；随后，将冲洗过后的光纤光栅样品放置在管式炉中加热至400℃-800℃，并保持恒温1-3小时，待其冷却至室温后取出。热退火的方法可以释放光纤光栅在加工过程中的残余应力，优化了啁啾光纤光栅的光学特性。

2.如权利要求1所述的一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，步骤一所述截取的单模光纤长度为20cm-80cm。

3.如权利要求1所述的一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，步骤二所使用的飞秒激光光源是由振荡级和放大级组成的中心波长为1030nm的高重复频率飞秒激光系统。

4.如权利要求1所述的一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，步骤二所述的变速扫描加工，其初末速度与飞秒激光冲频相关，根据飞秒激光冲频的不同，三维平台移动初速度控制在0.0427mm/s-4.2681mm/s，末速度控制在0.0431mm/s-4.3032mm/s，加速度控制在0.0002mm/s²-2.1112mm/s²；扫描方式为逐点扫描。

5.如权利要求1所述的一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，步骤二所述的变速扫描加工，飞秒激光重频控制在40Hz-4000Hz，单脉冲能量控制在50nJ-150nJ。

6.如权利要求1所述的一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，步骤二所使用的三维平台由三维手动平台和三维电控平台组成；三维手动平台的X轴和Y轴的移动范围为0-5cm，Z轴移动范围为0-1cm，精度为1μm；三维电控平台的Z轴和X轴为压电平台，Z轴的移动范围为0-25μm，精度为1-10nm，X轴的移动范围为0-200μm，精度为1-10nm，Y轴通过计算机A3200 Motion Composer软件控制激光焦点位置，移动精度为10-100nm，最大移动长度为20μm。

7.如权利要求1所述的一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，步骤二所使用的镜油折射率为1.4-1.5之间。

8.如权利要求1所述的一种利用飞秒激光直写技术制备啁啾光纤光栅的方法，其特征在于，步骤三所使用的管式炉是开启式管式炉；管式炉的温度上限为1600℃，精度为±1℃。