[發明專利]用于中紅外分布反饋光柵制備的全息曝光光路調整方法

有效

• 申請號: 201210049218.7
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102540475A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李耀耀;李愛珍;張永剛;丁惠鳳;李好斯白音;曹遠迎
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B26/08;G02B27/46
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及半導體光電器件技術領域，特別是涉及一種用于中紅外分布反饋光柵制備的全息曝光光路調整方法。

背景技術

中紅外波段半導體激光器顯示出在痕量氣體檢測靈敏度方面較近紅外波段激光器高2-4個數量級，是用于環保污染源監控、生物醫學診斷、化學化工過程監控、痕量有毒生物化學物質監控，是半導體氣體吸收光譜儀的理想光源；此外，中紅外波段擁有3-5μm和8-14μm兩個大氣窗口，是大氣保密通信的理想光源，而且在光電對抗系統中有重要應用。

痕量氣體檢測要求中紅外半導體激光器在單模下工作。由于應用的需要，設計和制作在高速調制下仍能保持單縱模工作的激光器是十分重要的。分布反饋激光器就是在半導體激光器內部建立一個布拉格光柵，靠光的反饋來實現縱模選擇。DFB激光器的光柵制備是獲得高耦合效率、低波導損耗高質量分布反饋激光器的關鍵。對同一周期的光柵，不同的深度、占空比以及光柵輪廓都會影響光柵的耦合效率和波導損耗，從而改變激光器的邊模抑制比和輸出功率。通常可以用掩模技術、電子束曝光以及全息技術制備光柵。這些光柵制備技術雖成功地用于制備1.3μm和1.5μm近紅外波段半導體單模分布反饋激光器光柵，并成為光通信系統的核心器件，在推動光纖通信技術發展中起了極其重要的作用。但對于激射波長在中紅外波段的半導體單模分布數反饋激光器，由于其光柵參數有很大變化，因此用于制備近紅外波段激光器光柵的系統無法直接用于制備中紅外分布反饋量子級聯激光器光柵。通常中紅外分布反饋激光器光柵周期的波動范圍不能超過10nm，光柵寬度和精度的要求使得普通的光掩模技術難度大。電子束曝光技術可以達到這一要求，但價格昂貴，使用不方便。因此全息曝光技術在中紅外分布反饋激光器的研究中有著廣泛的應用。

采用全息曝光技術制備光柵，其原理就是利用兩平面相干光波在光刻膠上干涉形成明暗相間的等距條紋，從而曝光形成光柵掩膜。全息曝光系統中的參考光和物光均為相干平行光，多采用同一激光光束擴束后分光得到。全息曝光系統較為復雜，其中主要包括用于調整入射光光路的高反鏡，用于擴束和濾光的空間濾波器，用于準直的透鏡和用于形成相干干涉的置片臺。由于光學元件較多，且全息曝光對光路要求較高，要求參考光和物光均為相干平行光，因此全息曝光光路調整步驟較為復雜。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于中紅外分布反饋光柵制備的全息曝光光路調整方法，能夠減小中紅外單模激光器制備工藝的復雜性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種用于中紅外分布反饋光柵制備的全息曝光光路調整方法，包括以下步驟：

(1)通過兩個高反鏡調整全息曝光系統的入射激光的光路，使入射激光進入全息曝光系統；

(2)通過一個反射鏡確定入射激光器在曝光平臺另一側的入射點和入射角度，利用反射鏡確定的入射點和入射角度作為參考，調整空間濾波器和準直透鏡，得到一束擴束的平行光；

(3)調整置片臺，通過置片臺的安裝，使擴束后的平行光分為兩束相干、平行的光束，兩光束在置片臺上通過干涉形成明暗相間的條紋。

所述步驟(1)還包括以下子步驟：

(11)調整第一高反鏡的高度，使第一高反鏡的中心位置對準激光器的出射點；然后調整第二高反鏡的高度以決定全息曝光系統的入射光的高度；

(12)調整第一高反鏡的角度，使激光器的出射激光經第一高反鏡后入射到第二高反鏡的中心位置；

(13)調整第二高反鏡的角度，使經過第二高反鏡反射的激光平行于全息曝光平臺。

所述步驟(2)還包括以下子步驟：

(21)在相對第二高反鏡的另一側放置反射鏡，調整反射鏡的高度，使入射激光入射到反射鏡的中心位置，標記入射點；然后調整反射鏡的角度，使反射光的光路和入射光的光路重合，固定反射鏡；

(22)調整空間濾波器的高度和位置，使入射激光完全進入空間濾波器的透鏡中；然后調整小孔和透鏡的距離，使經空間濾波器的出射光成為均勻放大的光斑；在空間濾波器前方，出射光斑的中心位置放一個光闌，使光闌的中心和出射光斑的中心重合，均勻的光束經光闌后形成一較細的光束；調整空間濾波器的水平方向和垂直方向的傾角，使出射光斑經光闌后入射到反射鏡上，入射位置和反射鏡上標記的入射點重合，且經過反射鏡的反射光和入射光光路重合；