[發明專利]任意切趾光纖光柵刻寫裝置和刻寫方法

有效

• 申請號: 201210104385.7
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102621609A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 劉剛;張鑫;楊飛;葉青;蔡海文;方祖捷
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G03F7/20
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

1.一種任意切趾光纖光柵刻寫裝置，特征是其構成包括：

激光器（1），在激光器（1）輸出端放置矩形光闌（2），在該矩形光闌后依次放置可編程空間光調制器（3）、柱面鏡（5）和相位掩模板夾具，用螺母將相位掩模（6）板固定在所述的相位掩模板夾具的卡槽里并使之保持水平，在該相位掩模板（6）的后面安置2套光纖夾具，所述的相位掩模板夾具和2套光纖夾具分別固定在三個三維調整架上，通過三維調整架改變光纖（7）和相位掩模板（6）之間的水平距離，所述的可編程空間光調制器（3）的驅動電路接函數發生器（4）的輸出端，所述的激光器（1）、矩形光闌（2）、可編程空間光調制器（3）、函數發生器（4）、柱面鏡（5）、相位掩模板夾具和三維調整架均安裝在同一防震平臺上；

所述的函數發生器（4）可通過GPIB接口與計算機相連，并利用其自帶的波形編輯軟件生成想要的切趾和反切趾電壓信號，以此電壓信號來控制所述的空間光調制器（3）的驅動電路，實現空間光調制器（3）的可編程工作；

ASE光源（8）的輸出尾纖接光環形器（9）的第一端口，待制作光柵的光纖（7）一端接光環形器（9）的第二端口，將待制作光柵的光纖（7）的另一端和環形器（9）的第三端口接入光譜儀（10），利用光譜儀（10）對刻寫的光纖光柵的透射譜和反射譜分別進行監測。

2.根據權利要求1所述的任意切趾光纖光柵刻寫裝置，其特征是：所述的可編程空間光調制器（3）由函數發生器（4）產生的電壓信號控制其驅動電路，它含有許多獨立的像素，這些像素在空間排成一維或二維陣列，每個像素可以獨立接受電信號的控制并改變自身的光強透過率，從而實現曝光光束的空間強度調制，并且可編程空間光調制器（3）要根據激光器（1）出射激光的波段選用合適的晶體或者聚合物材料。

3.根據權利要求1所述的任意切趾光纖光柵刻寫裝置，其特征是：所述的函數發生器（4）與計算機相連，在Windows環境下使用計算機自帶的波形編輯軟件生成切趾電脈沖信號和反切趾電脈沖信號，其在使用過程中所述的函數發生器（4）輸出的電脈沖信號的重復頻率高于所述激光器（1）出射脈沖的重復頻率。

4.利用權利要求1所述的任意切趾光纖光柵刻寫裝置進行任意切趾光纖光柵刻寫方法，特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1、光纖載氫：

將待刻寫光柵的光纖（7）放在常溫高壓氫氣環境中以提高光纖纖芯的光敏性；

步驟2、準直刻寫光路：

準直刻寫光路要通過以下步驟實現：

步驟2.1：調節矩形光闌（2）、可編程空間光調制器（3）和柱面鏡（5）的相對位置，使三者的中心同在激光器（1）出射光束的方向上；

步驟2.2：通過三維調整架調整相位掩模板（6）的高度，以使激光脈沖垂直輻照在相位掩模板（6）的有效掩模區域內；

步驟2.3：通過三維調整架調整待刻寫光柵的光纖（7）高度，使經過柱面鏡（5）的光束恰好聚焦在光纖的纖芯上，并使光纖緊貼著相位掩模板（6）平行放置；

步驟2.4打開激光器（1），將激光器（1）的重復頻率設定為1Hz，然后把光敏紙放在待刻寫光柵的光纖（7）后面觀察光纖的衍射成像，當待刻寫光柵的光纖（7）的位置正好處在級衍射條紋的中間時，則激光束已經聚焦到了光纖的纖芯；

步驟3、根據需要，選定待刻寫光柵的切趾函數的參數和反切趾的參數，進行的切趾和反切趾刻寫：包括以下步驟：

步驟3.1：把光環形器（9）的第一端口接ASE光源（8），第二端口接待寫光柵的光纖（7）一端，該待寫光柵的光纖（7）另一端和光環形器（9）的第三端口與光譜儀（10）連接，實現光柵制作過程中光柵透射譜和反射譜的監測；

步驟3.2：將函數發生器（4）通過GPIB接口與計算機相連，通過計算機在線輸入切趾函數的參數，使函數發生器（4）產生切趾分布的電脈沖信號，并以此信號驅動可編程空間光調制器（3）實現纖芯曝光量的空間強度調制；

步驟3.3：打開激光器（1），并在激光器控制面板上設置激光脈沖的能量、重復頻率以及輻照時間，完成切趾光柵的刻寫，并實時監測光柵的光譜變化，輻照時間結束后將相位掩模板（6）拿掉；

步驟3.4：通過計算機在線輸入的反切趾函數參數，使函數發生器（4）產生反切趾分布的電脈沖信號，并以此信號驅動可編程空間光調制器（3）實現纖芯曝光量的空間強度調制；

步驟3.5：根據反切趾所需曝光劑量的要求，通過激光器（1）的控制面板對激光脈沖的輸出能量、重復頻率以及輻照時間等參數作相應調整，完成反切趾光柵的刻寫，并實時監測光柵的光譜變化，輻照時間結束后完成切趾光纖光柵刻寫。