[發(fā)明專利]使用飛秒激光刻寫光纖光柵的裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN111221072A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 魏韋
• 申請（專利權）人: 南京聚科光電技術有限公司
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 南京先科專利代理事務所(普通合伙) 32285
• 代理人: 孫甫臣

本發(fā)明公開了一種使用飛秒激光刻寫光纖光柵的裝置及方法，涉及光纖光柵制備技術領域，解決了光纖光柵制備不夠靈活，材料損耗大的技術問題，其技術方案要點是通過半波片、格蘭激光棱鏡、光闌、空間濾波器和擴束準直透鏡組對飛秒激光器輸出的激光進行質量測試、光束的濾波、準直、擴束、聚焦以及對準，確保實現高性能光纖光柵的刻寫；再利用任意切趾模塊進行光纖變跡調制，利用激光衍射成像檢測刻寫光纖和相位掩模板的相對位置，利用白光源往返經過顯微聚焦物鏡對激光逐線直寫結構進行成像監(jiān)控，利用端面成像實現單模光纖和多模光纖對準的監(jiān)測，使用光纖光譜儀對光纖光柵模式特性、光譜特性、熱穩(wěn)定性等進行全面表征測試，確保獲得性能優(yōu)良的光纖光柵。

技術領域

本公開涉及光纖光柵制備技術領域，尤其涉及一種使用飛秒激光刻寫光纖光柵的裝置及方法。

背景技術

飛秒激光不僅可以在很多特殊材料、特殊結構和特殊尺寸的光纖上刻寫光纖光柵，而且還可以進一步提升現有光柵的性能，具有很強的先進性和廣泛的通用性，越來越受到學術界和工業(yè)界的重視，尤其是，這種光源有望生產出全光纖化高功率和特殊波段光纖激光器所需的超高功率光纖光柵、以及耐超高溫光纖光柵等特種光纖光柵。

飛秒激光刻寫光纖光柵，目前常用的方法有兩種，其一是使用聚焦的飛秒激光在纖芯上打點，也叫激光直寫法，例如公告號為CN209231557U的中國實用新型專利。該方法的優(yōu)點在于不需要相位掩模板，也不需要光敏光纖；相對普通紫外準分子激光刻寫方法獲得的光折射率調制度更大、折射率變化的階躍性更明顯；具有極高的熱穩(wěn)定性，可以在接近1000℃時穩(wěn)定工作；具有一定的偏振相關性；可以不去涂覆層直接刻寫等。但該方法需要精確的聚焦與定位系統，現有設備的商業(yè)化設備的精度很難達到，而且操作過程非常復雜。

公告號為CN203573000U的中國實用新型專利保護了一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，該裝置是使用相位掩模板的特殊構造，使用相位掩模板產生的衍射光干涉光纖的折射率改變成柵。其優(yōu)點在于，光纖一般不需要任何增敏；制作的光纖光柵折射率調制大；有較好的溫度穩(wěn)定性，可以在450℃穩(wěn)定工作；光柵周期與入射激光無關，僅由相位掩模板決定等。其缺點在于，過分的依賴相位掩模板，降低了制作光柵的靈活性；高強度飛秒激光對相位掩模板有潛在的損傷，可能會打壞相位掩模板造成損失。因而如何結合激光直寫法和相位掩模板兩種方法的優(yōu)點來制備光纖光柵是值得研究的問題。

發(fā)明內容

本公開提供了一種使用飛秒激光刻寫光纖光柵的裝置及方法，技術目的是無需精確的聚焦與定位系統，且不過分依賴相位掩模板，實現逐線刻寫光纖光柵。

本公開的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種使用飛秒激光刻寫光纖光柵的裝置，包括依序連接的飛秒激光器、第三反射鏡、半波片、格蘭激光棱鏡、光闌、空間濾波器、擴束準直透鏡組、任意切趾模塊、第一反射鏡、第二反射鏡和刻寫光束成形模塊；

所述任意切趾模塊、刻寫光束成形模塊均與數據采集及驅動控制模塊連接，所述數據采集及驅動控制模塊還連接有光束質量分析系統、光譜光纖儀、第一調整架、第二調整架、第三調整架和第四調整架；所述光束質量分析系統與所述第三反射鏡連接；

所述第一調整架連接有第一單模光纖，所述第二調整架連接有第二單模光纖，所述第三調整架、第四調整架連接有特殊光纖，所述第一單模光纖、第二單模光纖均與所述特殊光纖連接，所述第一單模光纖與所述光譜光纖儀連接。

進一步地，所述刻寫光束成形模塊包括線聚焦模塊、相位掩模板和顯微聚焦物鏡，所述相位掩模板、顯微聚焦物鏡均與所述線聚焦模塊連接。

進一步地，所述相位掩模板連接有第五調整架，所述顯微聚焦物鏡連接有第六調整架，所述第五調整架、第六調整架均與所述數據采集及驅動控制模塊連接。

進一步地，所述相位掩模板還連接有衍射成像設備，且所述衍射成像設備與所述數據采集及驅動控制模塊連接；