[发明专利]用劳埃德镜写光敏光栅的方法

说明书

发明背景

本发明总体上涉及一种在波导中形成布喇格折射率光栅的方法和设备，尤其涉及一种用劳埃德镜和相位延迟板形成这类光栅的方法，这里相位延迟板的作用是将光栅的位置偏离反射镜与波导之间的界面，以产生较长的且最好是对称的光栅。

对于包括通信等许多应用来说，光波导(包括光纤波导和平面型波导)已变得越来越重要。内部包含光波导光栅尤其在波导纤芯内包含折射率光栅的波导以较佳方式实现了可在波导中提供特殊功能的许多装置。一种制作光波导光栅的方法是用单一频率激光器导出的两束干涉光束形成一光束图案，如果光束的强度足够强，那么经过一段时间后，会将一折射率光栅写入波导纤芯中。众所周知，可用这种方法来形成布喇格光栅。

所形成的布喇格光栅可以是持久的，也可以是短暂的，所谓持续的是指实质上在纤芯中形成永久光栅，并在除去形成光栅的辐射后光栅继续存在，而所谓短暂的是指只有形成光栅的辐射入射纤芯时光栅才存在。例如，Faco等人的专利第5,218,651号对此作了描述。

为了形成高质量的光栅，需要用相干长度较长的光源来减少光纤中产生的位于滤光器损耗谱中的旁瓣。可以买到染料激光器之类的相干性较长的光源，但其价格昂贵，不是特别耐用，难以调谐和保持调谐，并且一般不能满足在生产环境中使用。准分子激光器根据其价位、耐用性和稳定性等特点适于进行生产，并且当与相位掩模联用时适合于写光栅，但该激光器的相干长度比染料激光器的短，为此不能在波导中形成布喇格光栅。

本发明的一个目的是提供一种在波导中形成折射率光栅的方法和设备，它能克服公知方法和设备的缺点，并且本发明尤其提供了一种允许在特别适用于生产环境的经改进的劳埃德反射镜方法中使用相干长度较短的光源的方法和设备。

简要地说，依照本发明较佳实施例在波导中形成折射率光栅的方法包括以下步骤：将波导定位在反射镜的一侧边缘；使光辐射相干光束的第一部分以第一角度入射到反射镜上，并使光辐射相干光束的第二部分入射到光的相位延迟板上；将第一和第二部分合并成一束干涉光束，并将干涉光束入射到波导上，以在波导中形成一个光栅。

依照本发明的另一实施例，光的相位延迟板包含一石英板，它使光束之第二部分的延迟量足以使干涉图案移离反射镜的边缘。

依照本发明的又一方面，使光栅图案离开反射镜边缘足够远，以在波导中形成对称的光栅。

依照本发明在波导中形成折射率光栅的设备包括：一波导，当波导暴露在光辐射光束下时，其构造材料会改变其折射率；一光辐射相干的光源，用于形成辐射光束；一反射镜，用于截取光束的第一部分，并通过某一角度反射光束的第一部分；一相位延迟板，用于截取光束的第二部分，使通过该板传播的光束的第二部分延迟。其中反射镜和相位延迟板的布置使得光束的第一部分和经延迟的光束第二部分在波导上形成一干涉图案，以在用以形成折射率光栅的对应干涉图案的图案中改变波导折射率。

依照本发明的再一方面，反射镜和相位延迟板的布置可在波导中形成一对称图案，图案中心偏离波导与反射镜的交界线。

附图概述

本发明的新颖方面将通过所附权利要求书的具体限制来描述，而结合附图参考以下关于本发明较佳实施例的详细描述将完全理解发明本身及其其它目的和优点，附图有：

图1是依照本发明在波导中形成折射率光栅的设备示意图。

较佳实施例的详细描述

现参照图1，在光纤或平面型波导10中形成一折射率光栅。将波导固定于反射镜12的一侧边缘，并且波导方向一般垂直于反射镜12的第一反射面14。最好用能产生紫外线折射率变化的光束产生辐射20，最好由准分子激光器产生辐射，从而使光束的第一部分入射反射镜，而第二部分直接入射波导。可以使用波长处于约193-514纳米之间的光束。最好安排一个石英的相位延迟板22，只使入射光束的第二部分通过该板。相位延迟板厚度的选择应能沿波导纵向使直接入射的光束第二部分与反射后光束第一部分形成的干涉图案中心偏离波导与镜反射面的交界线。已发现当反射镜所处的半角约为13度时，由石英制成的厚度约为1毫米的相位延迟板可使布喇格光栅中心偏离反射镜与波导的交界线约1毫米。

通过调节反射镜相对入射光束的半角，便能调节经光栅反射后光的波长(布喇格波长)。布喇格波长λ_Bragg可以表示成：