本發(fā)明涉及光纖技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于可調(diào)光闌刻寫(xiě)任意柵區(qū)長(zhǎng)度光纖光柵方法。

背景技術(shù)：

光纖布拉格光柵(簡(jiǎn)稱光纖光柵)，作為二十一世紀(jì)最為重要的光子器件之一，以其體積小、靈敏度高、波長(zhǎng)編碼、抗電磁干擾、與光纖無(wú)縫連接等優(yōu)點(diǎn)，在光纖傳感、通信和光纖激光器等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

中國(guó)專利201310228540.0公開(kāi)了一種帶寬可控的光纖光柵刻寫(xiě)方法及裝置，中國(guó)專利201510213965.3公開(kāi)了一種刻寫(xiě)周期可調(diào)光纖光柵的裝置及方法，但是隨著光纖光柵在光纖傳感、通信和光纖激光器等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)光纖光柵的長(zhǎng)度要求也各不相同，因此為了滿足工程需要，設(shè)計(jì)一種刻寫(xiě)長(zhǎng)度可控的光柵制作方法成為研究的熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種刻寫(xiě)任意柵區(qū)長(zhǎng)度光纖光柵方法，其刻寫(xiě)效率高，操作方法簡(jiǎn)單且可重復(fù)使用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于可調(diào)光闌刻寫(xiě)任意柵區(qū)長(zhǎng)度光纖光柵方法，該方法采用的裝置由激光器、激光光束整形系統(tǒng)、相位掩膜板、光纖和光纖夾持裝置組成，所述的激光光束整形系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向鏡、擴(kuò)束鏡組、可調(diào)光闌和柱透鏡，該刻寫(xiě)方法的具體過(guò)程如下：

對(duì)光纖進(jìn)行載氫處理，并去除其涂覆層；

將整形處理的激光經(jīng)柱透鏡聚焦到相位掩膜板上，透射光經(jīng)相位掩膜板產(chǎn)生±1級(jí)衍射，衍射光形成的干涉光對(duì)被刻寫(xiě)光纖曝光刻寫(xiě)。

優(yōu)選的，所述的載氫處理包括：將光纖置于預(yù)定氣壓與溫度的載氫池中，使該光纖中形成氫-鍺化學(xué)鍵。

優(yōu)選的，所述激光器發(fā)射的激光經(jīng)過(guò)表面鍍膜的99％轉(zhuǎn)向鏡后垂直射入所述擴(kuò)束鏡組中，所述轉(zhuǎn)向鏡與該激光器發(fā)射方向呈45°夾角。

優(yōu)選的，所述對(duì)光纖的曝光區(qū)域刻寫(xiě)并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)包括：

在所述去除涂覆層后的光纖兩端分別設(shè)置寬帶光源與光譜儀，對(duì)刻寫(xiě)過(guò)程實(shí)時(shí)檢測(cè)，在所述去除涂覆層的光纖下方設(shè)置裂像顯微鏡，對(duì)光纖長(zhǎng)度進(jìn)行驗(yàn)證。

優(yōu)選的，所述的根據(jù)刻寫(xiě)光柵長(zhǎng)度調(diào)整光闌大小具體包括：光闌參數(shù)G大小與光柵柵區(qū)長(zhǎng)度L的關(guān)系為線性關(guān)系用式(1)表示：

L＝kG (1)

其中k值為正比例系數(shù)，光闌參數(shù)G指的是光闌橫向尺寸。

優(yōu)選的，所述的調(diào)節(jié)光闌具體調(diào)節(jié)光闌水平方向距離，方法包括：用具有一系列具體尺寸的不透光的遮擋物遮擋或選用自帶可調(diào)節(jié)尺寸的可調(diào)光闌。

本發(fā)明的有益效果是：基于相位掩膜板對(duì)光纖進(jìn)行刻寫(xiě)，使得所刻寫(xiě)的光纖光柵柵區(qū)長(zhǎng)度不受限于刻寫(xiě)紫外激光光斑尺寸和相位模板的啁啾度，即可達(dá)到光柵柵區(qū)長(zhǎng)度可控的目的，有效的減少了制作成本且該方法刻寫(xiě)的效率較高，重復(fù)性較強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)本發(fā)明實(shí)施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1為本發(fā)明刻寫(xiě)任意光纖光柵柵區(qū)長(zhǎng)度裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刻寫(xiě)不同長(zhǎng)度光纖光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的光闌調(diào)節(jié)大小與光柵刻寫(xiě)長(zhǎng)度的關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

通過(guò)參考示范性實(shí)施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開(kāi)的示范性實(shí)施例；可以通過(guò)不同形式來(lái)對(duì)其加以實(shí)現(xiàn)。說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。

在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)光闌刻寫(xiě)任意柵區(qū)長(zhǎng)度光纖光柵方法，具體包括以下步驟：光纖進(jìn)行載氫處理，去除其涂覆層后，將其安裝于柵區(qū)長(zhǎng)度可控的光纖光柵刻寫(xiě)裝置上；該柵區(qū)長(zhǎng)度可控的光纖光柵刻寫(xiě)裝置通過(guò)轉(zhuǎn)向鏡和擴(kuò)束鏡組對(duì)激光器發(fā)射的激光光束變向和擴(kuò)束，將擴(kuò)束后的激光光束設(shè)定刻寫(xiě)柵區(qū)的光柵長(zhǎng)度，可調(diào)光闌由一維移動(dòng)平臺(tái)電動(dòng)控制并通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)連接，在上位機(jī)軟件界面輸入需刻寫(xiě)柵區(qū)的光柵長(zhǎng)度，根據(jù)刻寫(xiě)光柵長(zhǎng)度調(diào)整光闌大小，調(diào)整后的光闌對(duì)接收的光束整形，根據(jù)整形后的光束控制一維電動(dòng)平臺(tái)調(diào)節(jié)光纖的曝光區(qū)域?；谙辔谎谀ぐ鍖?duì)光纖進(jìn)行刻寫(xiě)，使得所刻寫(xiě)的光纖光柵柵區(qū)長(zhǎng)度不受限于刻寫(xiě)紫外激光光斑尺寸和相位模板的啁啾度，即可達(dá)到光柵柵區(qū)長(zhǎng)度可控的目的，有效的減少了制作成本且該方法刻寫(xiě)的效率較高，重復(fù)性較強(qiáng)。

本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)光闌刻寫(xiě)任意柵區(qū)長(zhǎng)度光纖光柵方法，刻寫(xiě)過(guò)程具體包括以下步驟：

對(duì)光纖進(jìn)行載氫處理，并去除其涂覆層。

將光纖置于預(yù)定氣壓與溫度的載氫池中經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的載氫，使該光纖中形成氫-鍺(H-Ge)化學(xué)鍵，以便于光纖成柵對(duì)光纖進(jìn)行快速刻寫(xiě)；再利用光纖剝線鉗去除該光纖的涂覆層，通常情況下，去涂覆層區(qū)域的長(zhǎng)度不少于20cm，去涂覆層區(qū)域的長(zhǎng)度大于相位掩膜板的長(zhǎng)度。

對(duì)激光器101發(fā)射的激光光束整形處理。

激光光束整形系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向鏡102、擴(kuò)束鏡組103、可調(diào)光闌104和柱透鏡105，可調(diào)光闌104由一維移動(dòng)平臺(tái)109電動(dòng)控制并且可調(diào)光闌104通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)110連接；激光器101發(fā)射的激光光束經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡102和擴(kuò)束鏡組103擴(kuò)束，將擴(kuò)束后的激光光束在計(jì)算機(jī)軟件界面輸入擬刻寫(xiě)光柵柵區(qū)長(zhǎng)度，根據(jù)柵區(qū)長(zhǎng)度調(diào)節(jié)可調(diào)光闌104的寬度；可調(diào)光闌對(duì)擴(kuò)束后的激光光束整形處理。

本發(fā)明實(shí)施例中為降低光纖光柵刻寫(xiě)的成本，確?？虒?xiě)光纖光柵柵區(qū)長(zhǎng)度可控，需要對(duì)激光器101發(fā)射激光光束進(jìn)行整形，具體的：利用轉(zhuǎn)向鏡102和擴(kuò)束鏡組103對(duì)該激光器101發(fā)射的預(yù)定波長(zhǎng)(例如，248nm的紫外激光)的激光進(jìn)行擴(kuò)束；在通過(guò)串口與光闌連接的計(jì)算機(jī)軟件界面輸入擬需要刻寫(xiě)的光柵柵區(qū)長(zhǎng)度；根據(jù)輸入的光柵柵區(qū)長(zhǎng)度調(diào)節(jié)光闌寬度并對(duì)接收到的激光光束進(jìn)行整形同時(shí)通過(guò)一維移動(dòng)平臺(tái)109調(diào)節(jié)曝光區(qū)域；柱透鏡105將接收到的已整形的激光光束聚焦。

優(yōu)選的，轉(zhuǎn)向鏡102為一表面鍍膜的99％高反射鏡，且該轉(zhuǎn)向鏡與該激光器發(fā)射方向呈45°夾角，用于改變激光光路及對(duì)激光光路進(jìn)行微調(diào)。

優(yōu)選的，計(jì)算機(jī)軟件界面設(shè)置光柵柵區(qū)長(zhǎng)度與光闌參數(shù)關(guān)系程序，輸入光柵柵區(qū)長(zhǎng)度經(jīng)過(guò)軟件計(jì)算得到光闌參數(shù)，光闌參數(shù)G大小與光柵柵區(qū)長(zhǎng)度L的關(guān)系為線性關(guān)系用式(1)表示：

L＝kG (1)

優(yōu)選的，所述的一維移動(dòng)平臺(tái)109通過(guò)控制器控制，可以實(shí)現(xiàn)勻速移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)柵區(qū)長(zhǎng)度均勻刻寫(xiě)。

聚焦后的光束經(jīng)過(guò)相位掩膜板106對(duì)該光纖的曝光區(qū)域進(jìn)行刻寫(xiě)，獲得所需的光纖光柵。

相位掩模板106用于產(chǎn)生±l級(jí)衍射光，衍射光交替形成干涉條紋，對(duì)曝光區(qū)域進(jìn)行刻寫(xiě)，獲得光纖光柵。

刻寫(xiě)過(guò)程中光纖光柵監(jiān)測(cè)和檢測(cè)。

圖2示出了本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刻寫(xiě)不同長(zhǎng)度光纖光柵的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，在所述去除涂覆層后的光纖兩端分別設(shè)置寬帶光源220(例如ASE寬帶光源)、光譜儀230與光譜儀231，光譜儀230和光譜儀231分別監(jiān)測(cè)反射光譜和透射光譜，對(duì)刻寫(xiě)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(對(duì)不同長(zhǎng)度光柵刻寫(xiě)過(guò)程中光柵反射譜與透射譜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè))，寬帶光源220與光譜儀230與耦合器210端口1和端口2連接，光譜儀231與光纖一端連接，光纖另一端與耦合器210端口3連接，在去除涂覆層的光纖108下方設(shè)置裂像顯微鏡240，對(duì)光柵長(zhǎng)度進(jìn)行驗(yàn)證和檢測(cè)。

實(shí)施例2

圖1為本發(fā)明實(shí)施例2提供的一種刻寫(xiě)任意光纖光柵柵區(qū)長(zhǎng)度裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，該裝置包括：激光器101、轉(zhuǎn)向鏡102、擴(kuò)束鏡組103、可調(diào)光闌104、柱透鏡105、相位掩膜板106、光纖108及光纖夾持裝置107。

所述的激光器101用于發(fā)射預(yù)定波長(zhǎng)的激光。

所述柱透鏡105，用于對(duì)整形處理的激光進(jìn)行聚焦處理。

所述轉(zhuǎn)向鏡102，用于改變激光光路及對(duì)激光光路進(jìn)行微調(diào)。

所述擴(kuò)束鏡組103，用于對(duì)激光光束擴(kuò)束整形。

所述相位掩膜板105，用于利用聚焦處理后的激光對(duì)該光纖的曝光區(qū)域進(jìn)行刻寫(xiě)。

所述的光纖夾持裝置107與光纖接觸面設(shè)有橡膠墊，確保摩擦力作用不對(duì)光纖造成損傷；所述的光纖夾持裝置用于固定和定位光纖。

所述可調(diào)光闌104接收整形后的激光光束并對(duì)激光光束再次整形處理；所述可調(diào)光闌104為圓形、長(zhǎng)方形或正方形，根據(jù)刻寫(xiě)實(shí)際情況而定；所述的可調(diào)光闌104置于一維移動(dòng)平臺(tái)109上方，光闌通過(guò)一維移動(dòng)平臺(tái)109電動(dòng)控制調(diào)節(jié)光闌的水平位置進(jìn)而改變?nèi)ネ扛矊庸饫w108的曝光區(qū)域，所述的一維移動(dòng)平臺(tái)109通過(guò)控制器控制，可勻速移動(dòng)實(shí)現(xiàn)柵區(qū)長(zhǎng)度均勻刻寫(xiě)；所述的可調(diào)光闌104通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)110連接，用戶通過(guò)在軟件界面輸入擬刻寫(xiě)光柵柵區(qū)長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整光闌大??；所述可調(diào)光闌104調(diào)節(jié)光闌寬度的方法包括：用不透光的具有具體尺寸的遮擋物遮擋通孔(例如具體尺寸的布或木塊等)或自帶可調(diào)節(jié)尺寸的光闌，通過(guò)調(diào)整手柄改變光闌尺寸(例如照相物鏡中的光圈)。

結(jié)合這里披露的本發(fā)明的說(shuō)明和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說(shuō)明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。