[發(fā)明專利]實(shí)現(xiàn)一次曝光的切趾裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110200375.9
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN102221727A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何偉
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/124
• 分類號(hào): G02B6/124;H04B10/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖光柵制作技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種實(shí)現(xiàn)一次曝光的切趾裝置及方法。

背景技術(shù)

光纖光柵已經(jīng)在通信、傳感等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，光纖光柵的制作已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，光纖光柵制作技術(shù)直接決定了光纖光柵生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。目前常用的規(guī)模化光纖光柵制作技術(shù)是采用普通相位掩模板（相對切趾掩模板而言），使用普通相位掩模板和均勻紫外光制作光纖光柵，其反射譜中存在較大的旁瓣，這被認(rèn)為是源于光柵兩端的F-P效應(yīng)，為了消除反射旁瓣，可以采用切趾分布的光斑寫光柵，切趾分布光斑寫的光柵，其短波沿有次峰，這被認(rèn)為是由于切趾分布光斑形成的光柵折射率直流變化不均勻所致，為消除這種不均勻，可使用與切趾分布共軛互補(bǔ)的反切趾分布光斑對寫入的光纖光柵進(jìn)行二次曝光，使光纖光柵的折射率直流變化均勻，這就是二次曝光切趾方法。所謂切趾分布如圖1所示，是一種中間大，兩邊逐漸變小的鐘形分布，典型的鐘形分布有高斯分布、超高斯分布、升余弦分布、漢明分布以及柯西分布等。反切趾分布如圖2所示，其為相對切趾分布共軛互補(bǔ)的分布。

目前用于寫光纖光柵的準(zhǔn)分子激光光斑，在短軸方向具有一定的鐘形分布形態(tài)，為了得到更好的切趾分布，有一種方法是加特殊形狀的光闌對光斑進(jìn)行調(diào)制，如圖3所示的菱型切趾光闌和圖5所示高斯型切趾光闌；圖4為菱型反切趾光闌，其對應(yīng)圖3的菱型切趾光闌；圖6為高斯型反切趾光闌，其對應(yīng)圖5的高斯型切趾光闌。寫光柵時(shí)，將菱型切趾光闌或高斯型切趾光闌置于光路中合適的位置，對激光光斑形態(tài)進(jìn)行調(diào)制。光柵寫好后，將菱型切趾光闌或高斯型切趾光闌移開，換上對應(yīng)的菱型反切趾光闌或高斯型反切趾光闌，并移開相位掩模板4，對光柵寫入位置進(jìn)行二次曝光。

2003年公開的一項(xiàng)名為“任意切趾的光纖光柵制作方法及其系統(tǒng)”的發(fā)明專利（公開號(hào)：CN?1415981A），用計(jì)算機(jī)程序控制一個(gè)寬度與光斑相等的矩形光闌在光路中變速旋轉(zhuǎn)，光闌的旋轉(zhuǎn)軸與光斑中心軸正交，對透過的光斑分布進(jìn)行調(diào)制，通過旋轉(zhuǎn)速度的變化獲得任意形狀的切趾分布，調(diào)制過的光斑經(jīng)掩模板在光敏光纖中寫入光柵。光柵寫好后，將光闌換成等寬度的擋板，同時(shí)移開掩模板，擋板在計(jì)算機(jī)程序控制下，作一種與光闌相同的變速旋轉(zhuǎn)，形成反切趾分布，對寫成的光柵進(jìn)行二次曝光。

二次曝光是目前使用最多、最有效的切趾方法。但這種方法的缺點(diǎn)是光纖光柵制作過程中要移動(dòng)掩模板，換光闌，需要兩次曝光，這樣光纖光柵的生產(chǎn)效率大打折扣，同時(shí)激光能量消耗成倍增加。為了克服二次曝光的缺點(diǎn)，有人考慮一次曝光切趾方法，如2005年公開的一項(xiàng)名為“一次曝光實(shí)現(xiàn)光纖光柵多種函數(shù)切趾的方法”的發(fā)明專利（公開號(hào)：CN?1607406A），這一方法用了一塊特制的振幅掩模板，這塊特制振幅掩模板的中間是切趾分布的透射光闌，旁邊是紫外全反鏡，通過特殊振幅掩模板的均勻紫外光被分成兩路，一路光透過特殊振幅掩模板，具有切趾分布，經(jīng)柱透鏡和相位掩模板聚焦到光敏光纖上寫光柵；另一路光經(jīng)特殊振幅掩模板反射，形成具有與透射光分布共軛互補(bǔ)的反切趾分布，反射光再經(jīng)過三塊紫外全反鏡，被引到光纖光柵寫入的另一面，從與透射光相反的方向聚焦到光纖光柵上，這樣二次曝光的兩種曝光同時(shí)完成，也就成了一次曝光。這種方法需要均勻紫外光斑，由于準(zhǔn)分子激光器的光斑實(shí)際上是不均勻的，要獲得均勻紫外光斑，激光能量的損耗是很大的。這一方法的最大問題是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可變因素太多，要想將兩路光的焦線調(diào)節(jié)到完全重合非常困難，所以難以實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種結(jié)構(gòu)簡單的能夠?qū)崿F(xiàn)一次曝光的切趾裝置；還提供利用該裝置實(shí)現(xiàn)一次曝光的切趾方法，該方法可以一次同時(shí)完成兩種曝光，并且不需要均勻紫外光斑，只要光斑鐘形分布的上下沿分別對于半程點(diǎn)對稱，實(shí)現(xiàn)起來比較容易。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)一次曝光切趾裝置，主要由紫外光、聚焦柱透鏡、相位掩模板、光敏光纖和凹形柱面反射鏡組成，它們依次排列在紫外光路上。

所述凹形柱面反射鏡由基底和高反射膜組成。基底的凹形柱面需要光學(xué)表面，其上針對寫光柵的紫外光鍍高反射膜。

所述基底材料由玻璃制成，該玻璃為普通光學(xué)玻璃或石英玻璃。

所述凹形柱面反射鏡的凹形柱面上鍍高反射膜（反射率越高越好），針對寫光柵的紫外光波長，高反射膜的材料可以是金屬膜（如鋁），或多層介質(zhì)膜（如氧化鋯和氧化硅）。