[發明專利]一種矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器的制備方法

有效

• 申請號: 202011311195.3
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112327398B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 晉云霞;郝旺;邵建達;孔釩宇;何冬兵;孫靜;趙靖寅;莫建威;韓昱行
• 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;G02B26/10
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明提出了一種矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器的制備方法。本發明根據入射光束錐角設計樣品架，使用該樣品架對樣品進行曝光，曝光后使用馬弗爐對樣品進行熱處理，熱處理后將樣品前后表面拋光，在樣品前后表面鍍制1064nm標準增透膜，制成矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器。本發明方法可對記錄在樣品中的體布拉格光柵進行矢量補償，使錐角入射光束滿足布拉格條件，可以有效提高體布拉格光柵角度偏轉器對于錐角入射光束的衍射效率，應用于二維光束掃描系統中可實現高效率的二維方向的光束掃描，具有制備方法簡單，可大批量生產的優點，在二維激光光束掃描技術領域具有重要的實用前景。

技術領域

本發明涉及體布拉格光柵，特別是一種矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器的制備方法。

背景技術

傳統的記錄在光熱敏折變玻璃內的體布拉格光柵在入射光束滿足布拉格條件時可以實現大角度的光束偏轉(圖1(a))，并且具有高衍射效率、低吸收、散射損耗和高功率耐受性。液晶光學相控陣可以實現小角度范圍(典型的為±3°～5°)、高精度的光束偏轉，與體布拉格光柵相結合可以制成二維光束掃描系統，實現二維方向、大角度、準連續的光束掃描。

對于二維光束掃描系統來說，其是采用“液晶光學相控陣-水平偏轉體布拉格光柵-液晶光學相控陣-豎直偏轉體布拉格光柵”的方案實現的(圖2)，即光束通過第一組液晶光學相控陣進行水平方向的小角度偏轉，調節至設計的光柵通道對應的入射角時，光束被水平偏轉體布拉格光柵的光柵通道大角度衍射出去實現大角度水平偏轉，再經過第二組液晶光學相控陣進行豎直方向的小角度偏轉，調節至設計的光柵通道對應的入射角，光束被豎直偏轉體布拉格光柵的光柵通道大角度衍射出去實現大角度豎直偏轉，最終實現光束在二維方向的光束掃描。但是，當光束經過水平偏轉后入射到豎直偏轉體布拉格光柵時，入射光束與設計滿足布拉格條件的光束入射平面(圖4-YOZ面)存在一個0°～45°的錐角，導致入射光束偏離布拉格入射條件(圖1(b))，實際工作波長與設計工作波長失配，進而導致二維光束掃描系統對入射光束的衍射效率降低。目前，尚未見到相關文獻或專利針對這一問題給出較好的解決方案。

發明內容

為提高體布拉格光柵角度偏轉器對錐角入射光束的衍射效率和實現高效率的二維光束掃描，本發明提出了一種矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器的制備方法。本發明使用可調矢量補償器對樣品進行曝光，對記錄在光敏材料(特別是光熱敏玻璃)內的體布拉格光柵進行矢量補償，使體布拉格光柵角度偏轉器工作時的錐角入射光束滿足布拉格條件，可以有效提高體布拉格光柵角度偏轉器對于錐角入射光束的衍射效率。

本發明的技術解決方案如下：

一種矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器的制備方法，其特點在于：該方法包括如下步驟：

步驟1)根據矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器工作時的入射光束錐角θ的范圍設計樣品架：該樣品架由底板和固定在該底板上的夾板組組成，所述的夾板組由兩塊夾板連接構成，其中一塊夾板垂直固定在所述的底板上，另一塊傾斜固定在所述的底板上，兩塊夾板之間的夾角為θ'；

步驟2)將所述的樣品架固定在一維弧擺臺上，樣品固定在夾板組內，調整一維弧擺臺的轉動角度α，使曝光光束入射樣品的入射光束錐角θ”＝θ'±α；

步驟3)對樣品進行曝光，曝光后使用馬弗爐對樣品進行熱處理；

步驟4)熱處理后對樣品前后表面進行拋光；

步驟5)在樣品前后表面鍍制1064nm標準增透膜，取下樣品，即得到矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器。

所述的一維弧擺臺的轉動角度范圍為-30°～30°。

所述的可調矢量補償器可以對入射光束錐角θ在θ'-30°～θ'+30°范圍內的體布拉格光柵角度偏轉器進行矢量補償。

所述的矢量補償體布拉格光柵角度偏轉器工作時的入射光束錐角θ等于曝光光束入射樣品的入射光束錐角θ”。