專利名稱：在低聲子能量玻璃介質(zhì)中永久寫入衍射光柵的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過利用干涉超短且強的激光脈沖，在包含低聲子能量材 料的光學(xué)器件中形成永久性折射率的圖案或衍射光柵的方法。
背景技術(shù)：
在硅酸鍺波導(dǎo)中寫入布拉格光柵的常規(guī)方法依賴于uv激光器和干涉
術(shù)技術(shù)的應(yīng)用，在波導(dǎo)中引入周期性折射率變化。利用Glenn等在美國專 利4,807,950中所公開的雙束干涉技術(shù)產(chǎn)生沿波導(dǎo)的折射率變化的空間調(diào) 制。用于在硅酸鍺波導(dǎo)中寫入布拉格光柵的一種更方便的方法依賴于相位 掩模(phasemask)技術(shù)，如Hill等在美國專利5,367,588中所公開的。在這 種情況下，使用單一的UV光束，通過稱為相位掩模的衍射元件產(chǎn)生干涉 圖案。不幸的是，如Williams等在J. Lightwave Technol. 15， 1357(1997) 中所報道的，據(jù)報道這種方法在氟化物玻璃基波導(dǎo)中引起弱的折射率變 化。
Taiinay等在Opt. Lett. 19， 1269(1994)中首先報道了通過245 nm的UV 曝光的在(^3+-摻雜的氟化物基玻璃中弱的永久性折射率變化。然而，還 沒有報道使用相同方法在未摻雜的氟化物玻璃中引起顯著的折射率變化。 如Moon等在美國專利6,195,483中所公開的，公開了使用雙光束干涉方 法在硫?qū)僭鼗锖土螓u化物(chalcohalide)基紅外線傳輸光纖中寫入布拉 格光柵。在這種現(xiàn)有技術(shù)中，約3分鐘的曝光時間是必須的，以使硫?qū)僭?素化物基光纖的折射率變化飽和。
如Askins等在美國專利5,400,422中所公開的，在波導(dǎo)中寫入永久布 拉格光柵的另一種方法基于干涉高強度UV束的使用，以局部破壞玻璃從 而建立折射率變化圖案。此方法的缺點是折射率變化起因于在光纖的芯-包覆界面處引起的周期性局部破壞。因而此方法緊密依賴于芯和包覆玻璃 的組成。由于折射率變化僅影響要被反射的傳播模式的一部分，所以得到的光柵還表現(xiàn)不良的光譜質(zhì)量。在未摻雜的氟化物玻璃中產(chǎn)生折射率變化
的第一種嘗試中還使用了 193 nm輻射。Sramek等(J. Non-Cryst. Solids 277, 39 P000))觀察到，氟鋯酸鹽玻璃的感光性是在這種193 nm的曝光下玻璃 膨脹的結(jié)果。繼續(xù)此工作，Zeller等(J. Lightwave Technol. 23, 624 (2005)) 報道了氟鋯-鋁酸鹽(fluorozirco-aluminate)(FZA)中約2xl0'4的折射率變化， 而在氟鋁酸鹽(FA)和氟鋯酸鹽(FZ)中約2"0'6的折射率變化。然而，折射 率變化強烈依賴于玻璃組成，并且沒有顯示出可以應(yīng)用于能夠被拉伸成光 學(xué)光纖的玻璃組成。實際上，由于其涉及如在硅石玻璃情況下的玻璃膨脹 而不是涉及玻璃收縮，因而氟化物玻璃中折射率變化的機理似乎依賴于不 同的玻璃重排。如Hisakuni等在Opt.Lett. 20, 958，(1995)中所報道的，在 次能帶隙(subbandgap)照明下的硫?qū)僭鼗锊Ａе幸灿^察到了相同的玻 璃膨脹，并且將其用于制備凸面微透鏡。
Davis等在Opt. Lett. 21， 1729， (1996)中報道了感光性的相對新的方 法，其基于飛秒脈沖持續(xù)機理(durationregime)中的高強度紅外線輻射的非 線性吸收，以在玻璃中引發(fā)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。盡管造成飛秒脈沖引發(fā)的折射率變 化的精確物理過程還沒有被完全理解并且似乎依賴于玻璃本身，但是其顯 然依賴于玻璃內(nèi)局部等離子體的產(chǎn)生。為了達到合適的等離子體密度，寫 入束必須達到取決于各種因素的某些臨界密度值，包括脈沖持續(xù)時間和能 量以及聚焦條件。Miura等在美國專利5，978，538中公開了這種對于玻璃感 光性的有前途的方法，并且發(fā)現(xiàn)其可用于在本體硅石玻璃和氟化物玻璃中 寫入波導(dǎo)。在此專利中作為實例使用的氟化物玻璃組成是氟鋯酸鹽玻璃 (ZrF4-BaF2-LaFr AlF3-NaF)，這是在光纖制備中使用的普通玻璃組成。 Maznev等在美國專利6,204,926中還將此方法用在關(guān)于使用兩個空間相關(guān) 束獲得的干涉飛秒條紋圖案的形成中。Miller等在美國專利6,297,894中進 一步擴展和公開了此方法，在此基于使用衍射元件獲得了周期性折射率變 化。Mihailov等在美國專利6,993,221中還公開了 Miller的技術(shù)的備選方 案，其中提出了高階模式(high-ordermode)的布拉格光柵結(jié)構(gòu)。如Mihailov 等在美國專利7,031,571中所公開的，此方法得到進一步擴展，允許抑制 包覆模式損失。這些現(xiàn)有技術(shù)方法提供有用的功能，但是全部受困于實際 限制。當然，盡管在這些專利中提到，所述方法可以成功地應(yīng)用于任何至少部分透射或吸收的材料，但是相應(yīng)的結(jié)果和實例僅限于硅石玻璃。由于 低聲子能量玻璃與硅石基玻璃相比具有明顯不同的物理性質(zhì)，特別是熱性 質(zhì)，所以據(jù)證明，為了獲得強而永久的折射率變化，不能在沒有明顯改善 的情況下將前述飛秒方法同樣地用于低聲子能量玻璃，如氟化物、硫?qū)僭?素化物和硫鹵化物基玻璃。
因此存在對于在氟化物玻璃中寫入永久性的布拉格光柵等的方法和 系統(tǒng)的需要，所述方法和系統(tǒng)可以提供強的折射率變化并且可以用于各種 氟化物玻璃組成。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于在由低聲子能量玻璃介質(zhì)制成 的波導(dǎo)中永久寫入衍射光柵的系統(tǒng)。
此系統(tǒng)包括光產(chǎn)生裝置和光學(xué)組件，所述光產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生超短光 脈沖，所述光學(xué)組件用于在波導(dǎo)中同步地疊加這些光脈沖中的兩束光束并 且在其中形成對應(yīng)于衍射光柵的干涉圖案。光學(xué)組件還聚焦光脈沖，使得
波導(dǎo)內(nèi)的光強度超過成絲閾值(filamentation threshold)。
所述系統(tǒng)還包括控制裝置，該控制裝置用于在空間上和時間上控制波 導(dǎo)對光脈沖的曝光，以限制由光脈沖在玻璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱效應(yīng) (grating erasing thermal effect)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種用于在由低聲子能量玻璃介質(zhì)制
成的波導(dǎo)中永久寫入衍射光柵的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
-用于產(chǎn)生超短光脈沖的原光束(primarybeam)的光源； -光學(xué)組件，其包括
■相位掩模，其被定位在接近波導(dǎo)的原光束的路徑中，用于在波
導(dǎo)中同步地疊加所述光脈沖中的兩束光束，并且在其中形成對
應(yīng)于衍射光柵的干涉圖案；以及
■聚焦元件，其設(shè)置在光源和相位掩模之間，所述聚焦元件將光 脈沖聚焦在波導(dǎo)上，使得所述波導(dǎo)中的光強度超過一個值，從 而達到用于實現(xiàn)所述玻璃介質(zhì)的永久改變的臨界等離子體密
度，對于ZBLAN此值為約10TW/cm2;以及-控制裝置，其用于在空間上和時間上控制波導(dǎo)對光脈沖的曝光，以 限制由這些光脈沖在玻璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱效應(yīng)，所述控制 裝置包括
■掃描組件，其用于相對于聚焦元件和波導(dǎo)中的一個并且與光脈
沖路徑橫向地掃描聚焦元件和波導(dǎo)中的另一個； ■調(diào)制元件，其設(shè)置在光脈沖的路徑中，所述調(diào)制元件在時間上
調(diào)制光脈沖，以形成光脈沖的至少一個脈沖串(burst); ■中斷機構(gòu)，其用于中斷波導(dǎo)對光脈沖的曝光；以及
■監(jiān)控組件，其用于監(jiān)控波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)，所述監(jiān)控組件與中斷 機構(gòu)通信，以根據(jù)光學(xué)性質(zhì)啟動所述中斷機構(gòu)。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供一種用于在由低聲子能量玻璃介質(zhì)制
成的波導(dǎo)中永久寫入衍射光柵的方法。所述方法包括以下步驟
a) 產(chǎn)生超短光脈沖；
b) 在波導(dǎo)中同步地疊加這些光脈沖中的兩束光束，并且在其中形成對
應(yīng)于衍射光柵的干涉圖案；
c) 聚焦光脈沖，使得波導(dǎo)中的光強度超過成絲閾值；以及
d) 在空間上和時間上控制波導(dǎo)對光脈沖的曝光，以限制由光脈沖在玻 璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱效應(yīng)。
通過參照附圖閱讀其優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將被更 好地理解。


為了更好地理解本發(fā)明并且顯示怎樣可以實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)通過參照附 圖的實施例，其中
圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的用于寫入布拉格光 柵的系統(tǒng)。
圖2A是顯示在4秒的曝光時間之后，在單模未摻雜ZBLAN光纖中 寫入的99.9。/。反射光纖布拉格光柵(fiber Bmgg gmting)的透射譜圖；圖 2B(現(xiàn)有技術(shù))是顯示在35秒的曝光時間之后，在標準單模硅石無氫SMF28 光纖中寫入的99.9%反射光纖布拉格光柵的透射譜圖的圖。圖3是顯示在標準(SMF28)硅石光纖中寫入的布拉格光柵與在對有害 熱效應(yīng)應(yīng)用(方案2)和不應(yīng)用(方案l)控制的情況下在未摻雜的單模 ZBLAN光纖中寫入的布拉格光柵相比，作為曝光時間的函數(shù)的峰值反射 率的進展的曲線圖。
圖4A和4B是分別顯示在2秒的曝光時間之后在單模未摻雜ZBLAN 光纖中寫入的光纖布拉格光柵以及在3秒的曝光時間之后在2000 ppm銩 摻雜的ZBLAN光纖中寫入的光纖布拉格光柵的透射譜圖的圖。
圖5是顯示在加溫退火的過程中在未摻雜的單模ZBLAN光纖中寫入 的光纖布拉格光柵的反射率的進展的曲線圖。
圖6顯示橫穿未摻雜的ZBLAN光纖的橫截面引起的折射率變化的等 高線圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，提供用于通過利用干涉的超短且強的激 光脈沖，在由低聲子能量玻璃介質(zhì)如氟化物玻璃基光纖芯制成的波導(dǎo)中引 起永久的折射率圖案或衍射光柵的方法和系統(tǒng)。 .
貫穿本說明書，應(yīng)當將措辭"布拉格光柵"或"衍射光柵"理解為是 指在目標介質(zhì)中永久引起的任何周期性或非周期性折射率圖案。本領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)當理解衍射光柵可以是單道或多道的，并且可以是啁啾的、傾 斜的、采樣的，或涉及一種以上這些特征的。
優(yōu)選地，低聲子能量玻璃介質(zhì)是氟化物、硫?qū)僭鼗锘蛄螓u化物玻 璃，但是其也可以是具有類似物理性質(zhì)的任何低聲子能量玻璃。樣品可以 是光纖，但是其還可以是通過可以利用布拉格光柵的平面波導(dǎo)或任何其它 玻璃結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。本發(fā)明的有利方面是，低聲子能量玻璃介質(zhì)可以含有各 種組成，例如但不限于摻雜或未摻雜的氟化物玻璃，比如ZBLA、ZBLAN、 ZBLALi，硫?qū)僭鼗锊Ａ?，比如As2S3或As2Se3，或硫鹵化物玻璃。
低聲子能量玻璃典型地具有與熔凝硅石的物理性質(zhì)明顯不同的物理 性質(zhì)，包括但不限于高得多的熱膨脹系數(shù)、低得多的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和更 低的熱傳導(dǎo)率。它們特別的粘度-溫度關(guān)系還使得它們易于在等離子體-誘 導(dǎo)條件如激光-誘導(dǎo)成絲下不同地反應(yīng)。這些特征導(dǎo)致熱效應(yīng)，如果不采取特別的措施以控制這些有害效應(yīng)，貝懷像在熔凝硅石中所看到的那樣，該 熱效應(yīng)阻礙折射率調(diào)制規(guī)則地增加到大的值。本發(fā)明描述這些措施，并且 顯示可以如何應(yīng)用它們以在氟化物光纖中引起強而永久的折射率調(diào)制。
參照圖1，顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，用于在低聲子能量玻璃 的波導(dǎo)22中寫入衍射光柵的系統(tǒng)20。
系統(tǒng)20首先包括用于產(chǎn)生超短光脈沖的光產(chǎn)生裝置。光學(xué)組件24在 波導(dǎo)22中同步地疊加這些光脈沖中的兩束光束，以這樣的方式在波導(dǎo)中 形成對應(yīng)于要引起的衍射光柵的干涉圖案。光學(xué)組件24還聚焦光脈沖， 使得波導(dǎo)22內(nèi)的光強度超過成絲閾值，這將在下面進一步說明。
措辭"超短且強的激光脈沖"可以指具有約為500 fs量級或以下的持 續(xù)長度和足夠高強度的激光脈沖，以通過多聲子吸收在玻璃介質(zhì)中誘導(dǎo)等 離子體，從而可以發(fā)生激光誘導(dǎo)成絲。例如，利用本發(fā)明，使用在光纖處 約110 fs的脈沖在氟化物玻璃中寫入布拉格光柵。干涉光束之間的角度可 以是0至180度之間的任何角度。
優(yōu)選地，光產(chǎn)生裝置包括產(chǎn)生原光束28的單光源26，然后所述原光 束28被光學(xué)組件24分成兩個激光束30 。所述光源可以是例如固態(tài)激光器、 光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、染料激光器、氣體激光器、放大系統(tǒng)、光學(xué) 參數(shù)放大系統(tǒng)或這些激光器和放大系統(tǒng)中之一的組合。光學(xué)組件24可以 包括相位掩模31，以將原光束28分成兩個干涉束30，并且形成干涉圖案， 小心地將波導(dǎo)22平行于相位掩模31排列在±1衍射級的干涉區(qū)中。作為選 擇，可以出于相同的目的使用干涉儀組件。在另一個備選方案中，可以使 用兩個不同的光源來產(chǎn)生光脈沖的相干光束，相干光束可以通過適當?shù)母?涉儀組件在波導(dǎo)內(nèi)疊加。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解的，如系統(tǒng)20的特性可能要求的，光 學(xué)組件可以包括用于導(dǎo)向、聚焦、放大或另外作用于由光脈沖形成的一個 或多個光束的任何適當?shù)牟考?。在示出的實施方案中，原光?8例如被 由兩個透鏡29形成的圓柱形望遠鏡放大。光學(xué)組件24還優(yōu)選包括聚焦元 件34，所述聚焦元件34在此通過圓柱形透鏡實現(xiàn)，被安置在原光束28 的路徑中，介于光源26和相位掩模31之間，并且將光脈沖聚焦在波導(dǎo)22 上。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，由疊加的光束30形成的干涉圖案具有
對應(yīng)于波導(dǎo)中所需的反射器的基頻布拉格諧振(fundamental Bragg resonance)的周期，其使用如下布拉格關(guān)系式計算-
4 =2'Asg '"e# ，
其中m=7對應(yīng)于基頻布拉格諧振，As為布拉格波長，A^為布拉格光柵 的周期，而"^為波導(dǎo)中的傳播模式在布拉格波長處的有效折射率。在使 用適當?shù)母缮鎯x光學(xué)組件產(chǎn)生干涉圖案的情況下，兩個疊加的光束之間的
干涉角e如下這樣計算-
P = 2 ■ arcsin
.2. A5G 乂 ，
其中;i/對應(yīng)于用于產(chǎn)生干涉圖案的激光的波長。使用稱為相位掩模的衍射 元件，通常將士i衍射級的干涉用于產(chǎn)生干涉圖案。為了在波導(dǎo)中得到基頻
布拉格諧振，如下這樣計算相位掩模周期
A—附A
% ，
其中^=1對應(yīng)于波導(dǎo)中的基頻布拉格諧振。
將干涉激光束聚焦在玻璃介質(zhì)上，并且調(diào)節(jié)兩光束之間的延遲，使得 其脈沖在玻璃介質(zhì)處同步。可以指出，通過使用相位掩模，如果將相位掩 模和波導(dǎo)彼此平行地設(shè)置，則脈沖被自動地同步。將兩個相干激光光束在
玻璃介質(zhì)處干涉的強度設(shè)定為略高于10TW/cr^量級的成絲閾值，因而產(chǎn) 生引起玻璃介質(zhì)中折射率的永久變化的機理。
當將強度高于某些閾值的高強度的激光束聚焦在透明材料中時，由于 由克爾非線性(Kerr nonlinearity)導(dǎo)致的聚焦效應(yīng)與相抗衡的等離子體離焦
效應(yīng)之間的平衡產(chǎn)生細絲。在這些條件下，等離子體達到使得出現(xiàn)永久玻 璃改變(modification)的密度。如Becker等在Appl. Phys. B, 73, 287 (2001) 中論證的，此成絲過程顯示自控的額外益處，因而導(dǎo)致在玻璃中傳播的光 束的峰值強度的箝位(clamping)。這種強度箝位在脈沖能量方面提供方便 的寫入窗，其中可以產(chǎn)生具有最小損失的折射率變化，即，不損壞玻璃。 用于成絲過程的開始的最佳條件取決于脈沖參數(shù)、聚焦條件以及材料本 身。然而，更易于在相對寬松的聚焦條件下發(fā)生，即，典型地對于比30-40mm長的焦距。還伴隨發(fā)生(并且可以這樣辨別)沿寫入激光束的傳播軸 發(fā)射的寬帶光(或超連續(xù)譜(supercontinuum))的開始。
關(guān)于導(dǎo)致玻璃變形的物理過程，應(yīng)當理解的是，這是必須小于光柵周 期的一半的空間范圍的局部效應(yīng)。同樣，不應(yīng)當與由于熱效應(yīng)而產(chǎn)生的折 射率變化相混淆，所述熱效應(yīng)與可用于光學(xué)波導(dǎo)寫入的在數(shù)百kHz范圍以 上的更高重復(fù)率的激光脈沖串有關(guān)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)現(xiàn)為了避免損傷，應(yīng)當將干涉激光脈沖的強度限制 在已經(jīng)與非線性自聚焦過程相關(guān)的超連續(xù)譜產(chǎn)生的閾值以下。本發(fā)明通過 支持以下實施例克服了上述的這種限制，在下面的實施例中，在獲得低損 失和高反射率的布拉格光柵所必須的足夠長時間曝光的情況下，觀察到?jīng)] 有可測損傷的超連續(xù)譜產(chǎn)生。實際上，對實施例1和2中描述的布拉格光 柵測量了與在玻璃介質(zhì)中出現(xiàn)的這些損傷有關(guān)的透射損失，并且發(fā)現(xiàn)小于 約0.3dB。在腔內(nèi)損失是關(guān)鍵問題的應(yīng)用如光纖激光器中，這樣低的透射 損失并不是一種限制。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，發(fā)現(xiàn)為了獲得寫入過程所導(dǎo)致的在波導(dǎo) 中的傳播損失最小的高反射率光柵，在涉及低聲子能量玻璃的光學(xué)器件中 使用基頻布拉格諧振是有利的。這些傳播損失是由高能脈沖與低聲子能量 材料的相互作用導(dǎo)致的。低聲子能量玻璃中的干涉高強度脈沖導(dǎo)致如在背 景技術(shù)中詳述的玻璃的熱膨脹。這種玻璃膨脹防止折射率變化被局限在所 形成的周期性結(jié)構(gòu)中，從而導(dǎo)致類似正弦形狀的光柵。如Hongzhi等在 Opt. Comm. 178, 339, (2000)中所解釋的，具有n級的周期性結(jié)構(gòu)的光柵反 射率與代表周期性結(jié)構(gòu)的第n個傅里葉系數(shù)的值緊密相關(guān)。據(jù)此論文中報 道，為了在飽和正弦布拉格光柵的第一和第二衍射級之間獲得相同的約 50%的反射率，與第一階所必需的能量密度(fluence)相比，第二階需要的 能量密度要大50倍。在硅石波導(dǎo)中，發(fā)現(xiàn)折射率變化局限在所形成的周 期性結(jié)構(gòu)中，從而導(dǎo)致高度非正弦形狀的光柵。這是由玻璃中強度依賴性 的多聲子吸收導(dǎo)致的，并且確保在高階布拉格諧振處的高反射率。然而， 即使在所得到結(jié)構(gòu)的調(diào)和性(harmonicity)導(dǎo)致的大的折射率調(diào)制的情況 下，低聲子能量玻璃中高階布拉格光柵的反射率也保持低的。在這種情況 下，為了從基階(fbndamental)和高階布拉格諧振獲得 同的反射率，在高階情況下曝光時間將長得相當多，并且最大反射率將保持是低的。然而， 我們的試驗表明，如果曝光時間大于約30s，則在波導(dǎo)中產(chǎn)生至少高達0.5 dB的傳播損失。因此，在低聲子能量玻璃中，優(yōu)選光柵為基階而非高階。 通過使用如圖2A和2B中所示的基頻布拉格諧振，在氟化物基和硅石基 光纖中均獲得了反射率大于99.9%的光柵。
為了在短曝光時間后獲得高反射性布拉格光柵，在低聲子能量材料中 使用高強度脈沖和基頻布拉格諧振是重要的。然而，高強度脈沖與低聲子 能量玻璃的相互作用還導(dǎo)致熱效應(yīng)，如果不采取特別的措施以控制這些有 害效應(yīng)，則不像在熔凝硅石中所看到的那樣，所述熱效應(yīng)阻礙了折射率調(diào) 制規(guī)則地增加到大的值。因此，本發(fā)明涉及用于在空間上和時間上控制波 導(dǎo)對這些光脈沖曝光的控制裝置，以限制在玻璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱 效應(yīng)。
與在熔凝硅石波導(dǎo)中觀察到的相反，低聲子能量玻璃中的光柵形成過 程顯示為更快且以不規(guī)則形式發(fā)生。實際上，光柵甚至可以在約0.5至可 能數(shù)秒的時間量程上突然被完全擦除。此性質(zhì)歸因于在低聲子能量玻璃內(nèi) 部出現(xiàn)的有害熱效應(yīng)，所述低聲子能量玻璃具有與熔凝硅石明顯不同的物 理性質(zhì)，主要包括低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、低熱傳導(dǎo)率、高熱膨脹系數(shù)和陡峭 的粘度-溫度關(guān)系。必須采取一組措施以限制這些有害熱效應(yīng)的影響，并且 允許寫入強光柵。這些措施的重要性可以在圖3中清楚地看出。實施例1 中詳述的設(shè)置被用于在單模氟化物基和硅石基光纖這兩者中寫入布拉格 光柵。圖3顯示作為爆光時間函數(shù)的這種布拉格光柵的反射率的進展。對 于硅石光纖，沒有應(yīng)用以下描述的對有害效應(yīng)的控制，但是在約30秒的 曝光時間后，所得到的布拉格光柵的反射率規(guī)則地增加至達到約99.9%的 最大反射率。在氟化物基光纖中進行相同的試驗，得到的反射率顯示在圖 3中(方案1)，在該方案中，發(fā)現(xiàn)反射率以不規(guī)則方式生長，并且在35秒 的曝光時間后達到不大于20%。當應(yīng)用有害效應(yīng)的控制時，在圖3的方案 2中所顯示的在氟化物基光纖中寫入的布拉格光柵迅速地生長，在約4秒 的曝光時間后達到99.9%的反射率。此論證清楚地顯示出控制這些有害效 應(yīng)的重要性，以在短曝光時間后獲得高反射率布拉格光柵。
已確認了通過在空間上和時間上控制波導(dǎo)對光脈沖的曝光來控制有害熱效應(yīng)的不同方式，并且下面對它們進行解釋。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當 理解，取決于本發(fā)明的特定應(yīng)用的參數(shù)，這些特征中的一些可以作為選擇 或組合地使用。
必須仔細選擇脈沖能量和持續(xù)時間，尤其是脈沖串的重復(fù)率，使得在 不過分加熱波導(dǎo)的情況下，達到用于寫入的強度閾值。再次參照圖1，控 制裝置優(yōu)選包括安置在光脈沖的路徑中的調(diào)制元件32。調(diào)制元件32可以 用于將原光束或兩個干涉束時間調(diào)制成光脈沖串。在以下詳述的實施例1
中，從激光器直接控制脈沖持續(xù)時間和能量，同時通過調(diào)制元件32控制 占空比，所述調(diào)制元件32可以通過機械斷路器(mechanicalchopper)、聲光 調(diào)制器或任何其它等同的方式實現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)必須非常精確地控制波導(dǎo)周圍的曝光區(qū)域。實際上，觀察到橫向 束自壓縮產(chǎn)生折射率變化的窄道。1微米量級寬的這種窄道或所謂的絲明 顯小于例如光纖芯的典型尺寸。為了補償此效應(yīng)以及橫跨波導(dǎo)均勻地分布 折射率變化，優(yōu)選將聚焦透鏡34安裝在壓電臺36上，從而沿波導(dǎo)22掃 描光束。據(jù)觀察，在某些情況下即使掃描的振幅和頻率略微偏離最佳寫入 條件，也將阻礙光柵的形成或甚至將其消除。因此，這些參數(shù)對于寫入過 程可能是重要的。應(yīng)當指出，盡管在此描述的方法基于對透鏡掃描，但是 任何其它等同方法都是有效的，比如相對于激光束移動波導(dǎo)，因此本發(fā)明 的系統(tǒng)的控制裝置可以包括任何掃描組件，所述任何掃描組件易于相對于 聚焦元件或波導(dǎo)中的一個并且與光脈沖橫向地掃描聚焦元件或波導(dǎo)中的 另一個。
由于光柵形成非常迅速地發(fā)生，使用一旦所需光柵形成就停止曝光的 快速計算機控制設(shè)置可能是有利的。因此圖1的系統(tǒng)20的控制裝置包括 用于中斷光脈沖對波導(dǎo)的曝光的中斷機構(gòu)，和與這種機構(gòu)通信的監(jiān)控組 件，以監(jiān)控波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)，并且當這些性質(zhì)顯示光柵形成時啟動所述中 斷機構(gòu)。在圖1的系統(tǒng)中，監(jiān)控組件包括寬帶光源38和快速光電檢測器 40，所述快速光電檢測器40測量透射的光從而實時地監(jiān)控光柵強度。窄 帶通濾光器42用于去除帶外光，從而允許光電檢測器40提供光柵強度的 精確值。將光電檢測器信號發(fā)送到只要獲得所需光柵強度就關(guān)閉電機械的 快門46的計算機(未顯示)。在此實施方案中，快門46因而起到中斷機構(gòu)的作用。當出現(xiàn)不能被有效控制的熱效應(yīng)在快門關(guān)閉后部分擦除光柵的情 況時，所述設(shè)置優(yōu)選以反饋回路操作，以保持快門46再次打開，直至達 到所需光柵強度。應(yīng)當理解，在不離開本發(fā)明的范圍的情況下，還可以使 用具有相同目的的任何類似設(shè)置。
由于高熱膨脹系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在波導(dǎo)為光纖的情況下，如果固定不夠緊， 則此光纖可能在寫入過程中移動。為了避免此情況，可以設(shè)置光纖固定器
44以在光束焦點的兩側(cè)固定光纖，所述光纖固定器44允許向光纖施加張
力。作為選擇，可以使用某些特別固定裝置將光纖固定在適當位置上。光 纖的暴露區(qū)域被空氣包圍以允許其有效地冷卻。張力必須足夠高，從而在 玻璃的熱膨脹將其拉伸的時候，保持光纖直且相對于激光束靜止。另一方 面，過高的張力將使光纖在其被激光束加熱的時候斷裂?？梢允褂醚a償玻 璃熱膨脹的任何其它備選方案。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供用于在由低聲子能量玻璃介質(zhì)制成的 波導(dǎo)中永久寫入衍射光柵的一種方法。此方法包括以下步驟。應(yīng)當理解， 這些步驟并非要以依次順序進行，并且所列舉操作以任何合理順序的任何 實施都被理解為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
所述方法首先包括步驟a)產(chǎn)生超短光脈沖，和步驟b)在波導(dǎo)中同步疊 加這些光脈沖中的兩束，從而在波導(dǎo)內(nèi)部形成對應(yīng)于所需衍射光柵的干涉 圖案。這些步驟優(yōu)選通過產(chǎn)生光脈沖的原光束，和在接近波導(dǎo)的原光束的 路徑中設(shè)置相位掩模而完成。相位掩模優(yōu)選具有選定的有利于所述衍射光 柵的基頻布拉格諧振的節(jié)距(pitch)。
如上所述，所述方法還包括步驟c)，即，聚焦光脈沖，使得波導(dǎo)內(nèi)的 光強度超過成絲閾值。出于此目的，可以在光源和相位掩模之間設(shè)置聚焦 元件，該聚焦元件將光脈沖聚焦在波導(dǎo)上。
所述方法還包括步驟d)， g卩，在空間上和時間上控制光脈沖對波導(dǎo)的 曝光，以限制這些光脈沖在玻璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱效應(yīng)。此控制可 以通過以下子步驟中的一個或數(shù)個完成。
步驟d)的控制可以首先包括相對于聚焦元件和波導(dǎo)中的一個并且與
光脈沖路徑橫向地掃描聚焦元件和波導(dǎo)中的另一個。步驟d)的控制還可以 包括在時間上調(diào)制光脈沖以形成至少一個脈沖串。其還可以包括監(jiān)控波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)，并且根據(jù)這些光學(xué)性質(zhì)中斷光脈沖對波導(dǎo)的曝光。步驟d) 的控制還可以包括將波導(dǎo)固定在固定的位置上并且任選地在其上施加張 力。
實施例
以下和附圖中顯示使用上述方法和圖1的示例性系統(tǒng)制備的衍射光柵 的實例。
在用于這些實施例的設(shè)備中，飛秒激光源26是發(fā)射波長800 nm和重 復(fù)率1 kHz的飛秒(fs)脈沖的Ti-藍寶石再生放大器系統(tǒng)(Spectra-Physics)。 在激光輸出處產(chǎn)生45 fs的傅里葉變換受限脈沖，但是當?shù)竭_光纖時被加 寬到115 fs。在此實施方案中，在放大器系統(tǒng)的輸出處使用1.2 mJ的脈 沖能量。計算機控制的電機械快門46被用于控制曝光時間。由兩個透鏡 29形成的圓柱形望遠鏡被用于提供 5 mm x7.5 mm(強度1/e處的直徑) 的放大光束。為了避免阻礙光柵形成過程的加熱效應(yīng)，在950Hz使用50% 占空比的機械斷路器32，以降低光束的平均光功率，提供脈沖串。將焦 距112mm的圓柱形透鏡34用于通過第一階硅石相位掩模31將光束聚焦 在光纖芯23上。假設(shè)高斯束光學(xué)裝置(optics)，光纖上的焦線(focal line) 的寬度為2w~ 12 |im。因此細長的焦斑的尺寸為12 pmx7500 pm。具有 0.1 nm分辨率的壓電轉(zhuǎn)換臺(piezo translation stage)36被用于以恒定速率 和8 Hz的頻率在10 jxm范圍掃描圓柱形透鏡34。仍在此優(yōu)選實施方案中， 使用由丄e J^reF/More'提供的包覆直徑125 pm、芯直徑分別為6.8 pm和 5.0 iam以及數(shù)值孔徑分別為0.16和0.12的未摻雜和2000 ppm銩摻雜 ZBLAN光纖，但是可以使用任何類似光纖。在曝光之前將光纖的聚合物 外殼去除，并且將光纖精確地平行于光束焦點排列。使用允許向光纖施 加張力的光纖固定器44將光纖固定在光束焦點任一側(cè)的兩點上。在寫入 過程中向光纖施加的張力為約12MPa。使用兩種在不同的UV級熔凝硅 石基底上的相位掩模31，它們具有1070 nm和992 nm的均一節(jié)距，對應(yīng) 的基頻布拉格諧振分別在約1.6 ,和1.48 )Lim波長處。由于相位掩模節(jié) 距接近于寫入波長(X 0.8 pm)，零級不能被抑制并且透射入射功率的 25%，從而對于每個±1級剩余35%的衍射效率。將光纖定位在距掩模320 pm處，這離光束焦點足夠遠，從而避免相位掩模中的損傷和由于與
零級光束干涉所產(chǎn)生的任何有害效應(yīng)。監(jiān)控設(shè)置由基于超連續(xù)譜的寬帶
光源38和分光器裝置39構(gòu)成，所述分光器裝置39將透射光在光譜分析 儀41和快速光電檢測器40之間分開，以實時監(jiān)控光柵形成。窄帶通濾 光器42被用于去除帶外光，使得光電檢測器40可以提供光柵強度的精 確值。將光電檢測器信號被發(fā)送到只要獲得所需光柵強度就關(guān)閉電機械 快門46的計算機。
實施例1
將上述設(shè)置用于在未摻雜單模ZBLAN光纖中寫入布拉格光柵，并且 為了對比，在無氫標準單模硅石光纖(SMF28)中寫入布拉格光柵。對硅石 光纖在圖2A中，對氟化物光纖在圖2B中，顯示根據(jù)所描述的方法的優(yōu) 選實施方案所寫入的布拉格光柵的透射光譜。對于硅石光纖，沒有應(yīng)用前 述對有害熱效應(yīng)的控制，但是如圖3(硅石光纖)中所示，所得到的布拉格 光柵的反射率顯示為規(guī)則生長，在約30秒的曝光時間后達到約99.9%的最 大反射率。在未摻雜的氟化物基光纖中進行相同的試驗，并且在圖3(方案 l)中顯示所得到的峰值反射率的時間進展，在這種情況下，發(fā)現(xiàn)峰值反射 率以不規(guī)則的方式生長，并且在35秒的曝光時間后達到不大于20%。當 根據(jù)所描述的方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實施方案應(yīng)用對有害效應(yīng)的控制時，圖 3(方案2)中顯示的在未慘雜的氟化物基光纖中寫入的布拉格光柵的峰值反 射率迅速地生長，在約4秒的曝光時間后達到約99.9%。
實施例2
還將上述設(shè)置用于在未摻雜的單模ZBLAN光纖和2000 ppm銩摻雜 單模ZBLAN光纖中寫入布拉格光柵。將未摻雜光纖的曝光時間設(shè)定為約 2秒，并且均一的相位掩模節(jié)距為1070 nm。根據(jù)所描述的方法的優(yōu)選實 施方案得到的布拉格光柵的透射光譜顯示在圖6(a)中。對應(yīng)光柵參數(shù)的數(shù) 值模擬表明，1598.5 nm處-17 dB的透射傾斜對應(yīng)于折射率調(diào)制(index modulation)AnAC為3.2xl0'4、反射率為95%的4.5 mm長的均一光柵。通過 截斷法(cutbackmethod)測量帶外介入損失為小于0.3 dB。將銩摻雜的光纖的曝光時間設(shè)定為約3秒，并且均一相位掩模節(jié)距為992 nm。根據(jù)所描述 的方法的優(yōu)選實施方案得到的布拉格光柵的透射光譜顯示在圖4B中。 1479.3 nm處-20 dB的透射傾斜對應(yīng)于99。/。的光柵峰值反射率。因此，光 纖芯中活性離子的存在似乎并未明顯干擾感光過程。
從實用考慮，氟化物光纖中光柵的熱穩(wěn)定性是重要的問題。微型爐 (ASP-500C)被用于將光柵退火和測量指數(shù)調(diào)制隨溫度的變化。在約3秒的 過程中在相同的光纖中寫入的與上述光柵類似的光柵的退火行為顯示在 圖5中，其中每個點代表在恒溫下退火30分鐘后的Aruc:。注意該光柵在 低溫下被部分擦除。在硅石光纖中寫入的類似光柵在室溫下相對較不易被 擦除。此行為的主要原因是與熔凝硅石的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg 100(TC)相 比，ZBLAN的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg 250'C)低。如圖5中所示，所引起 的折射率調(diào)制在125"減小約50%。圖中的插圖還顯示，在175。C的恒溫 下，折射率調(diào)制相對于退火時間指數(shù)級地下降，在 30分鐘后達到漸近值。
為了確定折射率變化是正還是負，將光纖在另一個類似地寫入的光柵 的中心被分開，并且在657 nm處通過折射近場(RNTF)技術(shù)測量折射率分 布。發(fā)明人使用獲自EXFO的NR-9200HR光纖分析儀，該分析儀的空間 分辨率為0.4 |im并且折射率的分辨率為5xl(T5。然后將這樣測量的光柵的 橫向折射率分布從對未曝光的光纖部分所測量的分布中減去。所得到的折 射率變化分布顯示在圖6中(注意折射近場設(shè)備提供在 500 |im的深度上 的平均&折射率變化)。看起來所引起的折射率變化實際上是由平均Anpc) 為9.5xl0弋在包覆區(qū)域和芯區(qū)域二者中延伸的.16x10 pm的大致矩形的區(qū) 域組成的。在光纖橫截面上橫向掃描光束的效果易于顯現(xiàn)，因為圖(box) 的高度對應(yīng)光束焦點的10pm掃描范圍。此測量實際上顯示引起的折射率 變化在曝光區(qū)域中基本上為負，而在沿對應(yīng)于曝光邊界的矩形周邊為正。 至于處于沿芯-包覆界面的正指數(shù)變化的環(huán)，發(fā)明人相信這是由該區(qū)域中突 然的變化所產(chǎn)生的數(shù)學(xué)假象，盡管其也可能是產(chǎn)生于曝光之后芯玻璃材料 的輕微膨脹或某些玻璃組分的擴散。這些測量與Smmek等在J. Non-Cryst Solids 277， 39(2000)中所報道的氟鋯酸鹽玻璃中的玻璃膨脹一致，導(dǎo)致負 折射率變化。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當認識到的，本發(fā)明提供有效且簡便的方法在可用于許多應(yīng)用中的低聲子能量玻璃光學(xué)波導(dǎo)中寫入布拉格光柵。特別重要
的是，在上變頻(upcorwersion)光纖激光器中用光纖布拉格光柵代替大體積 的諧振腔反射鏡(bulk cavity mirror),從而提供具有精密線寬的、在所需波 長處更有效率和凹凸不平的(mgged)的激光器件?？赡芨匾氖?，這允 許構(gòu)造在熔凝硅石是不透明的且大于2 pm的波長處工作的光纖激光器。 這還允許設(shè)計各種全氟化物光纖部件和系統(tǒng)，它們可以在應(yīng)用如光纖傳感 器、紅外光譜學(xué)、激光燒蝕和組織的生物醫(yī)學(xué)治療的用途。由于折射率變 化至少在本文中詳述的方法的說明中顯示為負，所以可以設(shè)想在色散補償 和干涉儀等中有意義的應(yīng)用。
當然，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對上述實施方案進行許 多變化。
權(quán)利要求
1.一種用于在由低聲子能量玻璃介質(zhì)制成的波導(dǎo)中永久寫入衍射光柵的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-光產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生超短光脈沖；-光學(xué)組件，用于在所述波導(dǎo)中同步地疊加所述光脈沖中的兩束光束，并且在所述波導(dǎo)中形成對應(yīng)于所述衍射光柵的干涉圖案，所述光學(xué)組件聚焦所述光脈沖，使得所述波導(dǎo)內(nèi)的光強度超過成絲閾值；和-控制裝置，用于在空間上和時間上控制所述光脈沖對所述波導(dǎo)的曝光，以限制由所述光脈沖在所述玻璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱效應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光產(chǎn)生裝置包括產(chǎn)生原光 束的光源，并且所述光學(xué)組件包括相位掩模，所述相位掩模被設(shè)置在接近 所述波導(dǎo)的所述原光束的路徑中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)組件還包括設(shè)置在所 述光源和所述相位掩模之間的聚焦元件，所述聚焦元件將所述光脈沖聚焦 在所述波導(dǎo)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置包括掃描組件， 所述掃描組件用于相對于所述聚焦元件和所述波導(dǎo)中的一個并且與所述 光脈沖路徑橫向地掃描所述聚焦元件和所述波導(dǎo)中的另一個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述相位掩模具有選定的有利 于所述衍射光柵的基頻布拉格諧振的節(jié)距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置包括設(shè)置在所述 光脈沖的路徑中的調(diào)制元件，所述調(diào)制元件在時間上調(diào)制所述光脈沖以形 成所述光脈沖的至少一個脈沖串。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置包括中斷機構(gòu)， 所述中斷機構(gòu)用于中斷所述波導(dǎo)對所述光脈沖的所述曝光。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置還包括用于監(jiān)控 所述波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)的監(jiān)控組件，所述監(jiān)控組件與所述中斷機構(gòu)通信，以 根據(jù)所述光學(xué)性質(zhì)啟動所述中斷機構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置包括波導(dǎo)固定器，所述波導(dǎo)固定器用于將所述波導(dǎo)固定在固定的位置上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述波導(dǎo)固定器在所述波導(dǎo)上 施加張力。
11. 一種用于在由低聲子能量玻璃介質(zhì)制成的波導(dǎo)中永久寫入衍射光 柵的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-光源，用于產(chǎn)生超短光脈沖的原光束；-光學(xué)組件，所述光學(xué)組件包括■相位掩模，所述相位掩模被設(shè)置在接近所述波導(dǎo)的所述原光束 的路徑中，用于在所述波導(dǎo)中同步地疊加所述光脈沖中的兩束 光束，并且在所述波導(dǎo)中形成對應(yīng)于所述衍射光柵的干涉圖 案；以及■聚焦元件，所述聚焦元件被設(shè)置在所述光源和所述相位掩模之 間，所述聚焦元件將所述光脈沖聚焦在所述波導(dǎo)上，使得所述 波導(dǎo)中的光強度超過一個值，以使得達到永久改變所述玻璃介 質(zhì)的臨界等離子體密度；以及-控制裝置，所述控制裝置用于在空間上和時間上控制所述光脈沖對 所述波導(dǎo)的曝光，以限制由所述光脈沖在所述玻璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱效應(yīng)；所述控制裝置包括■掃描組件，用于相對于所述聚焦元件和波導(dǎo)中的一個并且與所述光脈沖路徑橫向地掃描所述聚焦元件和波導(dǎo)中的另一個； ■調(diào)制元件，所述調(diào)制元件被設(shè)置在所述光脈沖的路徑中，所述 調(diào)制元件在時間上調(diào)制所述光脈沖，以形成所述光脈沖的至少 一個脈沖串；■中斷機構(gòu)，所述中斷機構(gòu)用于中斷所述光脈沖對所述波導(dǎo)的所 述曝光；以及■監(jiān)控組件，用于監(jiān)控所述波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)，所述監(jiān)控組件與所 述中斷機構(gòu)通信，以根據(jù)所述光學(xué)性質(zhì)啟動所述中斷機構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述控制裝置包括波導(dǎo)固定 器，所述波導(dǎo)固定器將所述波導(dǎo)固定在固定的位置上，所述波導(dǎo)固定器在 所述波導(dǎo)上施加張力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述波導(dǎo)中的光強度值為10TW/cm2的量級。
14. 一種用于在由低聲子能量玻璃介質(zhì)制成的波導(dǎo)中永久寫入衍射光 柵的方法，所述方法包括以下步驟-a) 產(chǎn)生超短光脈沖；b) 在所述波導(dǎo)中同步地疊加所述光脈沖中的兩束光束，并且在所述波 導(dǎo)中形成對應(yīng)于所述衍射光柵的干涉圖案；c) 聚焦所述光脈沖，使得所述波導(dǎo)中的光強度超過成絲閾值；以及d) 在空間上和時間上控制所述光脈沖對所述波導(dǎo)的曝光，以限制由所 述光脈沖在所述玻璃介質(zhì)中引起的光柵擦除熱效應(yīng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟a)所述的產(chǎn)生步驟包括 產(chǎn)生所述光脈沖的原光束，并且步驟b)所述的疊加步驟包括在接近所述波 導(dǎo)的所述原光束的路徑中設(shè)置相位掩模。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中步驟c)所述的聚焦步驟包括 在所述光源和所述相位掩模之間設(shè)置聚焦元件，所述聚焦元件將所述光脈 沖聚焦在所述波導(dǎo)上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中步驟d)所述的控制步驟包括 相對于所述聚焦元件和波導(dǎo)中的一個并且與所述光脈沖路徑橫向地掃描 所述聚焦元件和波導(dǎo)中的另一個。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述相位掩模具有選定的有 利于所述衍射光柵的基頻布拉格諧振的節(jié)距。.
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟d)所述的控制步驟包括 在時間上調(diào)制所述光脈沖以形成所述光脈沖的至少一個脈沖串。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟d)所述的控制步驟包括 監(jiān)控所述波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)，并且根據(jù)所述光學(xué)性質(zhì)中斷所述光脈沖對所述 波導(dǎo)的所述曝光。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟d)所述的控制步驟包括 將所述波導(dǎo)固定在固定的位置上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟d)所述的控制步驟包括 在所述波導(dǎo)上施加張力。
全文摘要
本發(fā)明顯示了一種用于在低聲子能量玻璃波導(dǎo)中永久寫入衍射光柵的系統(tǒng)和方法。產(chǎn)生超短光脈沖，并且使其在波導(dǎo)中形成同步疊加的兩束光束，從而形成對應(yīng)于所需光柵的干涉圖案。將光脈沖聚焦，使得波導(dǎo)內(nèi)的光強度超過成絲閾值。在時間上和空間上控制波導(dǎo)對這些光脈沖的曝光，以限制由高強度脈沖在波導(dǎo)的玻璃介質(zhì)中所引起的有害熱效應(yīng)。
文檔編號G02B5/18GK101622556SQ200780044091
公開日2010年1月6日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者多米尼克·福謝, 雷亞爾·瓦利, 馬丁·貝尼耶 申請人:拉瓦勒大學(xué)