一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，其結(jié)構(gòu)包括：紫外光源（101）、準(zhǔn)直聚焦透鏡（102）、掩模板（103）、電機(jī)控制系統(tǒng)，其中電機(jī)控制系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)電機(jī)和前進(jìn)電機(jī)組成。本實(shí)用新型可以刻寫布拉格型螺旋光纖光柵和長周期螺旋光纖光柵，利用刻寫的螺旋光纖光柵能夠產(chǎn)生渦旋光束和對(duì)光束的偏振控制。該實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)明晰，穩(wěn)定性高，制作簡單。
【專利說明】—種螺旋光纖光柵的刻寫裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及刻寫光纖光柵的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，采用掩模板法單面曝光刻寫的螺旋光纖光柵。
【背景技術(shù)】
[0002]渦旋光束的特性在于在光束橫截面上相位具有空間非均勻分布，光束攜帶了一定的軌道角動(dòng)量分布，其中心點(diǎn)位相具有奇異性。此光束在高數(shù)值孔徑透鏡聚焦下能產(chǎn)生特殊的場(chǎng)分布，在微結(jié)構(gòu)操控和量子通信等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。采用單面曝光技術(shù)將光纖刻寫成螺旋型光柵，從而在光纖中激發(fā)出潤旋光束。
[0003]另外隨著光纖通信和光纖傳感技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)全光纖型光波調(diào)制器件的功能及性能提出了更高要求，手征光纖光柵因其具有圓偏振選擇特性而備受關(guān)注，采用單面曝光技術(shù)將光纖刻寫成長周期螺旋型光柵，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的偏振控制。
[0004]目前國內(nèi)外報(bào)道的螺旋型光柵大多數(shù)是采用應(yīng)力扭曲的方法，生成的螺旋光柵周期大都在10_4量級(jí)，屬于長周期螺旋光柵，短周期的布拉格螺旋光柵難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題為:為了克服【背景技術(shù)】中所述缺陷，本實(shí)用新型提供一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，其實(shí)現(xiàn)方法簡單，成本較低。本實(shí)用新型是利用掩模板，采用單面曝光技術(shù)在光柵橫截面上產(chǎn)生非對(duì)稱的橫向折射率調(diào)制，單面曝光技術(shù)在光柵的寫入過程中，纖芯區(qū)折射率隨刻寫深度的變化呈遞減的指數(shù)函數(shù)形式，采用此技術(shù)可以制作短周期的布拉格螺旋型光柵。除此之外，也可以換用振幅型掩模板刻寫長周期螺旋型光纖光柵。
[0006]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種螺旋光纖光柵的刻寫裝
置，其結(jié)構(gòu)由紫外光源、準(zhǔn)直聚焦透鏡、掩模板、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和前進(jìn)電機(jī)組成，紫外光源產(chǎn)生的
紫外光，經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦透鏡后照射到掩模板上。當(dāng)采用相位掩模板刻寫短周期布拉格螺
旋光柵時(shí)，透射光通過相位掩模板后能夠產(chǎn)生±1級(jí)衍射，衍射光形成的干涉光對(duì)被刻寫
的光纖進(jìn)行曝光。當(dāng)采用振幅型掩模板刻寫長周期螺旋光柵時(shí)，掩模板上透光部分直接
在光纖上進(jìn)行曝光?？虒懖捎玫氖菃蚊嫫毓饧夹g(shù)，刻寫具有一定的深度，刻寫的過程中旋
轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)光纖旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠向兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，前進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光纖向前移動(dòng)，調(diào)節(jié)
兩個(gè)電機(jī)的周期，使光纖在前進(jìn)一個(gè)刻寫周期Λ的同時(shí)，光纖旋轉(zhuǎn)一周，這樣就能夠?qū)⒐?br> 纖刻寫成具有一定深度的螺旋型，用V表示前進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光纖前進(jìn)的速率，ω表示旋轉(zhuǎn)電
機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)光纖旋轉(zhuǎn)的角速度大小，Λ表示所要刻寫的光柵的周期，它們之間的關(guān)系是:
V =wΛ/2π。
[0007]進(jìn)一步的，所述的紫外光源為氬離子激光器或準(zhǔn)分子激光器。
[0008]進(jìn)一步的，掩模板是刻寫布拉格光纖光柵的相位掩模板，或者是刻寫長周期的振幅型掩模板。
[0009]進(jìn)一步的，前進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)被刻寫的光纖沿軸向向前移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠帶動(dòng)被刻寫的光纖繞軸向旋轉(zhuǎn)。
[0010]本實(shí)用新型的原理在于:一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，包括:紫外光源、準(zhǔn)直聚焦透鏡、掩模板、電機(jī)控制系統(tǒng)組成，其中電機(jī)控制系統(tǒng)主要由旋轉(zhuǎn)電機(jī)跟前進(jìn)電機(jī)組成。常用的紫外光源有氬離子激光器、準(zhǔn)分子激光器等。所用的相位掩模板當(dāng)紫外光透過后，能夠產(chǎn)生±1級(jí)衍射，衍射光形成的干涉條紋對(duì)被刻寫的光纖進(jìn)行曝光，使纖芯折射率產(chǎn)生周期性變化寫入光柵。當(dāng)光束通過刻寫長周期螺旋光柵所用的振幅型掩模板時(shí)，透光部分對(duì)應(yīng)的光纖會(huì)曝光，從而在纖芯中形成永久性的折射率調(diào)制，不透光部分對(duì)應(yīng)的光纖不變化。電機(jī)控制系統(tǒng)主要有兩個(gè)電機(jī)組成:前進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)光纖繞軸向旋轉(zhuǎn)，其可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)，前進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光纖沿軸向向前移動(dòng)，精確控制兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，使光纖在旋轉(zhuǎn)一周的同時(shí)，沿軸向前進(jìn)一個(gè)光柵周期。所用的刻寫光纖選用常用的光纖，如單模光纖、多模光纖，也可以是多層光纖等特殊光纖。紫外光照射到上面后能形成折射率調(diào)制。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型利用掩模板，采用單面曝光刻寫的方法，既可以刻寫長周期螺旋光纖光柵，也可以刻寫短周期的布拉格螺旋光纖光柵，可以直接利用目前所用的掩模板刻寫技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡單，原理清晰，造價(jià)較低，容易實(shí)現(xiàn)；周期可以精確控制，穩(wěn)定性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型刻寫系統(tǒng)裝置示意圖；其中，101為紫外光源，102為準(zhǔn)直聚焦透鏡，103為掩模板，104為光纖，105為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，106為前進(jìn)電機(jī)；
[0013]圖2為采用單面曝光技術(shù)將光纖纖芯刻寫成具有一定折射率調(diào)制深度的螺旋型光柵示意圖，其中深色區(qū)域107為折射率調(diào)制深度，108為光纖包層，109為光纖纖芯；
[0014]圖3為單面曝光光纖橫截面的非對(duì)稱折射率分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】，以刻寫布拉格螺旋光纖光柵為例。如圖1所示:刻寫裝置由紫外光源101、準(zhǔn)直聚焦透鏡102、掩模板103、旋轉(zhuǎn)電機(jī)105、前進(jìn)電機(jī)106組成。紫外光源101產(chǎn)生的紫外光，經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦透鏡102后照射到掩模板103上，當(dāng)采用相位掩模板刻寫短周期布拉格螺旋光柵時(shí)，透射光通過相位掩模板后能夠產(chǎn)生±1級(jí)衍射，衍射光形成的干涉光對(duì)被刻寫的光纖104進(jìn)行曝光。當(dāng)采用振幅型掩模板刻寫長周期螺旋光柵時(shí)，掩模板上透光部分直接在光纖104上進(jìn)行曝光?？虒懖捎玫氖菃蚊嫫毓饧夹g(shù)，刻寫具有一定的深度如圖3所不,在光纖橫截面上109為光纖纖芯，107為在纖芯中刻寫的深度。刻寫的過程中旋轉(zhuǎn)電機(jī)105帶動(dòng)光纖旋轉(zhuǎn)，它可以向兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，前進(jìn)電機(jī)106帶動(dòng)光纖向前移動(dòng)，精確調(diào)節(jié)兩個(gè)電機(jī)的周期，使光纖在前進(jìn)一個(gè)刻寫周期Λ的同時(shí)，光纖旋轉(zhuǎn)一周，這樣就可以將光纖刻寫成具有一定深度的螺旋型(如圖2所示)。用V表示前進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光纖前進(jìn)的速率，ω表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)光纖旋轉(zhuǎn)的角速度大小，Λ表示所要刻寫的光柵的周期，它們之間的關(guān)系是:
【權(quán)利要求】
1.一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于:其結(jié)構(gòu)由紫外光源(101)、準(zhǔn)直聚焦透鏡(102)、掩模板(103)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(105)和前進(jìn)電機(jī)(106)組成，紫外光源(101)產(chǎn)生的紫外光，經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦透鏡(102)后照射到掩模板(103)上；當(dāng)采用相位掩模板刻寫短周期布拉格螺旋光柵時(shí)，透射光通過相位掩模板后能夠產(chǎn)生±1級(jí)衍射，衍射光形成的干涉光對(duì)被刻寫的光纖(104)進(jìn)行曝光；當(dāng)采用振幅型掩模板刻寫長周期螺旋光柵時(shí)，掩模板上透光部分直接在光纖(104)上進(jìn)行曝光；刻寫采用的是單面曝光技術(shù)，刻寫具有一定的深度(107)，刻寫的過程中旋轉(zhuǎn)電機(jī)(105)帶動(dòng)光纖旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(105)能夠向兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，前進(jìn)電機(jī)(106)帶動(dòng)光纖向前移動(dòng)，調(diào)節(jié)兩個(gè)電機(jī)的周期，使光纖在前進(jìn)一個(gè)刻寫周期Λ的同時(shí)，光纖旋轉(zhuǎn)一周，這樣就能夠?qū)⒐饫w刻寫成具有一定深度的螺旋型，用V表示前進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)光纖前進(jìn)的速率，ω表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)光纖旋轉(zhuǎn)的角速度大小，Λ表示所要刻寫的光柵的周期，它們之間的關(guān)系是:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于:所述的紫外光源(101)為氬離子激光器或準(zhǔn)分子激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于:掩模板是刻寫布拉格光纖光柵的相位掩模板，或者是刻寫長周期的振幅型掩模板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于:前進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)被刻寫的光纖沿軸向向前移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠帶動(dòng)被刻寫的光纖繞軸向旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】G02B6/02GK203561765SQ201320739912
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】張曉強(qiáng), 王安廷, 林中晰, 許立新 申請(qǐng)人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)