[發明專利]自動調整紫外激光光束位置的裝置及其調整方法

在審

• 申請號: 201610812057.0
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN107807443A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 沈華;湯亞洲;朱日宏;韓志剛;葛詩雨;舒劍;尹路;孟令強;李雪;李登科;黃哲強;閆眀鑒;張秋庭
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱沉雁

技術領域

本發明涉及光纖光柵制作領域，具體涉及一種自動調整紫外激光光束位置的裝置及其調整方法。

背景技術

1978年，加拿大通信研究中心的K.O.Hill及其合作者首次從光纖中觀察到了光子誘導光柵。Hill的早期光纖是用488nm可見光波長的亞離子激光器，通過增加或延長注入光纖纖芯中的光輻照時間而在纖芯中形成了光柵。后來G.Meltz等人利用高強度紫外光源所形成的干涉條紋對光纖進行側面橫向曝光在該光纖纖芯中所產生折射率調制或相位光柵。1989年，第一支布拉格波長位于通信波段的光纖光柵研制成功。1993年，Hill等人提出了相位掩模技術，它主要是利用紫外光透過相位掩模板后的±1級衍射光形成的干涉光對具有良好光敏性的光纖進行曝光處理，使得光纖纖芯的折射率產生周期性的變化，這項技術使得制作光纖光柵的工藝流程便得更加靈活和簡便，有利于批量化工業化生產。

相位掩膜法是將光敏光纖貼近相位掩膜板，利用相位掩膜板近場衍射所產生的干涉條紋在光纖中形成折射率的周期性擾動，從而形成光纖光柵。相位掩膜板是基于光刻技術利用照相平板印刷技術，在透紫外光的平玻璃板表面上蝕刻出周期性的浮雕結構。當紫外光通過時，會產生衍射。在實際制作過程中，由于紫外激光光束的直徑為900微米，而光纖芯徑只有20微米，為了盡可能大的利用紫外激光的能量，在光路中使用柱面鏡，在垂直方向上對紫外激光光束進行聚焦，光纖位于焦點處。同時，這也帶來新的問題，由于光斑較小，稍有機械振動或是偏差，紫外激光光束就不能準確照射在光纖纖芯上，目前一般采用人眼觀察和手動調節的方式，使紫外激光光束照射在光纖纖芯上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自動調整紫外激光光束位置的裝置及其調整方法，能夠實現相位掩膜板法制作光纖光柵時，紫外激光光束的自動調整，提高制作光纖光柵的精確性，實現自動化。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種自動調整紫外激光光束位置的裝置，包括準分子紫外激光器、第一反射鏡、電控平移臺、第二反射鏡、柱面鏡、相位掩膜板、光纖和白屏，還包括壓電陶瓷、CCD攝像機和計算機，共光軸依次設置第二反射鏡、柱面鏡、相位掩膜板和白屏，第二反射鏡通過固定座固定在電控平移臺上，第二反射鏡上設有壓電陶瓷，第二反射鏡位于第一反射鏡的反射光路上，準分子紫外激光器位于第一反射鏡的入射光路上，光纖位于相位掩膜板和白屏之間，且緊貼相位掩膜板，CCD攝像機對準白屏，采集白屏上的條紋信息，CCD攝像機和壓電陶瓷分別與計算機連接。

準分子紫外激光器發出紫外光束，經第一反射鏡反射至第二反射鏡，經第二反射鏡反射至柱面鏡，經柱面鏡聚焦至相位掩膜板，并入射至光纖，使得紫外光束經光纖后形成細絲衍射，并在白屏上出現條紋，通過CCD攝像機采集白屏上的條紋是否對稱，并將CCD攝像機采集到的條紋信息送入計算機，若不對稱，計算機反饋一個信號給壓電陶瓷，壓電陶瓷接收信號并調整第二反射鏡，使紫外光束準確的照射在光纖上，使得在白屏上獲得的條紋中軸線上下對稱。

所述第一反射鏡和第二反射鏡均采用鍍紫外增反膜的反射鏡。

所述光纖水平放置。

所述CCD攝像機與光纖位于白屏的同側。

一種基于自動調整紫外激光光束位置的裝置的調整方法，方法步驟如下：

第一步，在相位掩膜板后方放置一塊白屏，準分子紫外激光器發出紫外光束，經第一反射鏡反射至第二反射鏡，經第二反射鏡反射至柱面鏡，經柱面鏡聚焦至相位掩膜板，并入射至光纖，使得紫外光束經光纖后形成細絲衍射，并在白屏上出現條紋，并標定上述條紋的水平中軸線，將條紋分為上下兩個部分。

第二步，通過CCD攝像機觀察白屏上的中心亮條紋，同時將圖像實時傳輸給計算機。

第三步，對比條紋是否沿水平中軸線上下對稱，若不對稱，計算機反饋一個信號給壓電陶瓷。

第四步，壓電陶瓷接收信號并調整第二反射鏡，使紫外光束準確的照射在光纖上，使得在白屏上獲得的條紋中軸線上下對稱。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：

（1）自動化程度高，能自動調整紫外激光光束，使其準確地照射在光纖上。

（2）精度高，相對于人眼觀察，對紫外激光光束的調整精度更高。

（3）效率高，由于實現了高精度的自動調節，可將紫外激光光束聚焦于光纖上，提高了光纖光柵的制作效率和精度。

附圖說明

圖1為本發明自動調整紫外激光光束位置的裝置的俯視圖。

圖2為本發明自動調整紫外激光光束位置的裝置的局部主視圖。