[发明专利]一种制作反射式体布拉格光栅的全息曝光光路系统及其写入方法

说明书

本发明公开了一种制作反射式体布拉格光栅的全息曝光光路系统，包括激光干涉光路和条纹锁定系统，激光器发出的相干光通过分束镜分为反射光和透射光，在反射光路上依次设置有反射镜、第一光阑、第一空间滤波器、第一准直透镜；在透射光路上依次设置有第二光阑、第二空间滤波器和第二准直透镜，最后反射光和透射光对称入射至基片框，所述基片框上设置有待写入的反射式体布拉格光栅和用作条纹锁定的面光栅；本发明同时提供制作反射式体布拉格光栅的全息曝光光路系统的写入方法；通过上述方式，本发明利用透射式曝光方式制作反射式光栅，其全息曝光光路干涉角度方便可调，确保光栅周期精确改变，同时干涉光束稳定性好，可保证小周期体光栅的稳定写入。

技术领域

本发明涉及基于光热敏玻璃的体布拉格光栅技术领域，特别是涉及一种制作反射式体布拉格光栅的全息曝光光路系统及其写入方法。

背景技术

体布拉格光栅，作为一种新型的激光元器件，通过对光热敏折变玻璃进行全息曝光以及热显影，在玻璃内部形成折射率的周期性改变，从而形成体布拉格光栅；光热敏折变玻璃材料中的Ce³⁺、Sb³⁺、Sn²⁺作为光敏因子，Ag⁺作为成核因子，利用紫外激光双光束干涉形成光栅条纹照射到玻璃表面，玻璃内部由于光敏性出现的银颗粒诱导NaF晶相的析出与生长，产生玻璃内部的折射率调制，实现光敏记录。

基于光热敏折变玻璃制备的体布拉格光栅，具有良好的角度选择性和光谱选择性，特别是具有极高的破坏损伤阈值，体布拉格光栅在光束波长合成、超短脉冲激光的压缩与展宽、高功率激光系统角选择近场滤波、半导体激光输出光谱稳定、窄化以及模式选择中都有广泛的应用，可以极大的提高激光器及其系统的性能，在工业、科研、国防等领域具有非常重要的用途。

由于反射式体布拉格光栅的共振波长、光栅周期、光栅尺寸规格变化范围宽，且光敏区域为280～350nm，目前体布拉格光栅的制备大都采用紫外激光双光束干涉曝光，即全息曝光方案，全息曝光系统结构简单，可调节范围广，分辨率高，图形对比度好，工程实用性更强。

然而，目前国内的反射式体布拉格光栅尚未实现大规模量产，制作工艺尤其是曝光写入方式仍需研究；同时，相较于透射型体布拉格光栅，反射式体布拉格光栅的周期更小，且对于中心波长的精度要求更高，即对于光栅周期的精度要求极高，需达到0.1nm；但是在现有全息曝光光路中，两干涉光夹角大小由两反射镜与基片的相对位置有关，且反射镜后方的各个光学元件都是独立的，若反射镜发生偏转，光束角度改变后，后方的所有光学元件均需重新拆卸安装，调节复杂困难，耗时较长，且调节精度低，很难一次性调节至所需的光栅周期，因此现有的曝光写入相关技术有待继续优化改进或者重新设计。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种制作反射式体布拉格光栅的全息曝光光路系统及其写入方法，利用透射式曝光方式制作反射式光栅，其全息曝光光路干涉角度方便可调，确保光栅周期精确改变，根据光栅周期即可计算出反射式体布拉格光栅的理论中心波长，同时干涉光束稳定性好，可保证小周期体光栅的稳定写入。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种制作反射式体布拉格光栅的全息曝光光路系统，包括激光干涉光路和条纹锁定系统，激光器发出的相干光通过分束镜分为反射光和透射光，在反射光路上依次设置有反射镜、第一光阑、第一空间滤波器、第一准直透镜；在透射光路上依次设置有第二光阑、第二空间滤波器和第二准直透镜，最后反射光和透射光对称入射至基片框上，所述基片框上设置有待写入的反射式体布拉格光栅和用作条纹锁定的自制面光栅。

优选的，所述条纹锁定系统包括设置在所述反射式体布拉格光栅上方的自制面光栅，自制面光栅是由涂覆光刻胶的玻璃基片制成，在同一干涉光路下曝光显影完成后制成的光刻胶掩模光栅，放回原光路，基片框后方体现出自制面光栅和光场光栅形成的莫尔干涉条纹相位变化实现条纹锁定功能。

优选的，所述基片框的后方设置有光屏，所述基片框的前方设置有相机和计算机。