一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于飛秒激光器發(fā)出高能量的飛秒激光，經(jīng)過準直透鏡準直，并由小孔光闌調(diào)整激光光斑大小，經(jīng)過1/2波片和格蘭棱鏡調(diào)節(jié)激光脈沖能量，后經(jīng)反射鏡入射到平凸柱透鏡上，再經(jīng)過布拉格相位掩模板產(chǎn)生級衍射光，+1級和-1級衍射光在重疊區(qū)域產(chǎn)生干涉條紋，光纖架設在精密位移平臺上，光纖一端連接寬帶光源，另一端連接光譜測量儀，本發(fā)明實現(xiàn)了一種制備中紅外光纖光柵的方法，光學系統(tǒng)簡單，除了具有傳統(tǒng)UV準分子激光寫光柵的優(yōu)點外，此種方法對光纖的光敏性沒有要求，制備的光纖光柵具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性。
【專利說明】一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖光柵制備技術,尤其是一種基于相位掩模法和飛秒激光的中紅外布拉格光纖光柵制備裝置。
【背景技術】
[0002]中紅外光纖激光器可廣泛應用于醫(yī)學，傳感，國防等領域。但受限于中紅外光纖光柵，目前的中紅外光纖激光器大多都使用了許多諸如光學透鏡，反色鏡等自由空間光學器件(bulk optics)，無法實現(xiàn)全光纖化，這大大限制了中紅外光纖激光器的應用范圍。因此，制備高質(zhì)量中紅外光纖光柵具有重要價值。
[0003]高能量飛秒激光憑借超高峰值功率及超快作用時間，作用于材料時，通過多光子電離引起稠化作用，導致絕緣材料在光爆炸后的局部融化和快速淬火，改變材料的折射率。因此高能量飛秒激光可作用于玻璃光纖，對玻璃光纖纖芯的折射率進行周期性調(diào)制，實現(xiàn)光柵效應。
[0004]我們提出一種基于飛秒激光及相位掩膜法制備中紅外光纖光柵的方法和裝置，刻寫出的中紅外光纖布拉格光柵可應用于中紅外全光纖激光器的研制，也可用于中紅外光纖光柵傳感器的研制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于相位掩模法和飛秒激光的中紅外布拉格光纖光柵制備裝置。
[0006]本發(fā)明 可以通過以下技術方案實現(xiàn)。
[0007]—種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于由飛秒激光器1、準直透鏡2、小孔光闌3、1/2波片4、格蘭棱鏡5、反射鏡6、平凸柱透鏡7、布拉格相位掩模板8、光纖9、精密位移平臺10、寬帶光源11、光譜測量儀12組成，飛秒激光器I發(fā)出高能量的飛秒激光，經(jīng)過準直透鏡2準直，并由小孔光闌3調(diào)整激光光斑大小，經(jīng)過1/2波片4和格蘭棱鏡5調(diào)節(jié)激光脈沖能量，后經(jīng)反射鏡6入射到平凸柱透鏡7上，再經(jīng)過布拉格相位掩模板8產(chǎn)生±1級衍射光，+1級和-1級衍射光在重疊區(qū)域產(chǎn)生干涉條紋，光纖9架設在精密位移平臺10上，通過精密位移平臺調(diào)整光纖位置，使上述+1級和-1級衍射光發(fā)生干涉的重疊區(qū)域在光纖纖芯上，從而干涉條紋能夠誘導光纖纖芯折射率發(fā)生周期性的變化，形成光纖布拉格光纖光柵，在線制備過程中光纖一端連接寬帶光源11，另一端連接光譜測量儀12，通過透射光譜觀察光柵反射率的實時增長情況。
[0008]本發(fā)明所述的飛秒激光器I為摻鈦藍寶石飛秒激光再生放大器，工作波長是800nm，重復頻率是IKHz，最大脈沖能量為2.2mJ ；
本發(fā)明所述的寫制出的布拉格光纖光柵反射譜中心波長位于2-5 μ m的中紅外波段，由布拉格相位掩模板的周期決定，具體如下:λ B=ZrwfAe5Ae=ApM/^ ;其中，λ Β為布拉格光纖光柵反射譜中心波長，nrff是光纖纖芯有效折射率，Ae為布拉格光纖光柵折射率調(diào)制周期，Apm為相位掩模板周期。
[0009]本發(fā)明所述的光纖9可以是石英光纖(Silicon Fiber)，或是氟化物光纖(Fluoride Fiber),或是錯化物(Germanate Fiber),或是硫化物光纖(ChalcogenideFiber)。
[0010]本發(fā)明所述的光纖9可以是無源光纖，也可以是纖芯摻雜了稀土離子的有源光纖。
[0011]本發(fā)明所述的光纖9可以是單包層光纖，也可以是雙包層光纖。
[0012]本發(fā)明所述的寬帶光源11可以是基于自發(fā)輻射放大(ASE)的寬帶光源，也可以是基于超連續(xù)(Supercontinuum Generation)效應的寬帶光源，寬帶光源覆蓋了所寫制的光纖布拉格光柵的中心波長。
[0013]本發(fā)明具有結(jié)構簡單，易于操作等優(yōu)點，制備的中紅外布拉格光纖光柵溫度穩(wěn)定性好、不易被擦除，可應用于中紅外全光纖激光器，中紅外光纖光柵傳感器的研制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構示意圖。
[0015]圖中標記:飛秒激光器1，準直透鏡2，小孔光闌3，1/2波片4，格蘭棱鏡5，反射鏡6，平凸柱透鏡7，布拉格相位掩模板8，光纖9，精密位移平臺10，寬帶光源11，光譜測量儀12。
【具體實施方式】
[0016]結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述:
如圖1所示，一種中紅外布拉格光纖光柵(FBG)制備裝置，包括飛秒激光器1，準直透鏡2,小孔光闌3,1/2波片4,格蘭棱鏡5,反射鏡6,平凸柱透鏡7,布拉格相位掩模板8,光纖9，精密位移平臺10，寬帶光源11，光譜測量儀12，其特征在于飛秒激光器I發(fā)出高能量的飛秒激光，經(jīng)過準直透鏡2準直，并由小孔光闌3調(diào)整激光光斑大小，經(jīng)過1/2波片4和格蘭棱鏡5調(diào)節(jié)激光脈沖能量，后經(jīng)反射鏡6入射到平凸柱透鏡7上，再經(jīng)過布拉格相位掩模板8產(chǎn)生±14衍射光，+1級和-1級衍射光在重疊區(qū)域產(chǎn)生干涉條紋，光纖9架設在精密位移平臺10上，通過精密位移平臺調(diào)整光纖位置，使上述+1級和-1級衍射光發(fā)生干涉的重疊區(qū)域在光纖纖芯上，從而干涉條紋能夠誘導光纖纖芯折射率發(fā)生周期性的變化，形成光纖布拉格光纖光柵。在線制備過程中光纖一端連接寬帶光源11，另一端連接光譜測量儀12，通過透射光譜觀察光柵反射率的實時增長情況。
[0017]所述的飛秒激光器I為摻鈦藍寶石飛秒激光再生放大器，工作波長是800nm，重復頻率是IKHz，最大脈沖能量為2.2mJ;
所述的寫制出的布拉格光纖光柵反射譜中心波長位于2-5 μ m的中紅外波段，由布拉格相位掩模板的周期決定。具體如下:XB=2nrffAe ； AG= Λpm/2 ;其中，λ B為布拉格光纖光柵反射譜中心波長，nrff是光纖纖芯有效折射率，Ae為布拉格光纖光柵折射率調(diào)制周期，Apm為相位掩模板周期；
所述的光纖9可以是石英光纖(Silicon Fiber),或是氟化物光纖(Fluoride Fiber),或是鍺化物(Germanate Fiber),或是硫化物光纖(Chalcogenide Fiber);可以是無源光纖，也可以是纖芯摻雜了稀土離子的有源光纖；可以是單包層光纖，也可以是雙包層光纖；所述的寬帶光源11可以是基于自發(fā)輻射放大(ASE)的寬帶光源，也可以是基于超連續(xù)(Supercontinuum Generation)效應的寬帶光源。寬帶光源覆蓋了所寫制的光纖布拉格光柵的中心波長。
【權利要求】
1.一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，包括飛秒激光器，準直透鏡，小孔光闌，1/2波片，格蘭棱鏡，反射鏡，平凸柱透鏡，布拉格相位掩模板，光纖，精密位移平臺，寬帶光源，光譜測量儀，其特征在于飛秒激光器發(fā)出高能量的飛秒激光，經(jīng)過準直透鏡準直，并由小孔光闌調(diào)整激光光斑大小，經(jīng)過1/2波片和格蘭棱鏡調(diào)節(jié)激光脈沖能量，后經(jīng)反射鏡入射到平凸柱透鏡上，再經(jīng)過布拉格相位掩模板產(chǎn)生±1級衍射光，+1級和-1級衍射光在重疊區(qū)域產(chǎn)生干涉條紋，光纖架設在精密位移平臺上，通過精密位移平臺調(diào)整光纖位置，使上述+1級和-1級衍射光發(fā)生干涉的重疊區(qū)域在光纖纖芯上，干涉條紋誘導光纖纖芯折射率發(fā)生周期性的變化，形成光纖布拉格光纖光柵，在線制備過程中光纖一端連接寬帶光源，另一端連接光譜測量儀，通過透射光譜觀察光柵反射率的實時增長情況。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于飛秒激光器I為摻鈦藍寶石飛秒激光再生放大器，工作波長是800nm，重復頻率是ΙΚΗζ，最大脈沖能量為2.2mJ。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于寫制出的布拉格光纖光柵反射譜中心波長位于2-5 μ m的中紅外波段。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于寫制出的布拉格光纖光柵反射譜中心波長由布拉格相位掩模板的周期決定:XB=2nrffAe ；λ<:=λρμ/2 ;其中，λ B為布拉格光纖光柵反射譜中心波長，nrff是光纖纖芯有效折射率，At;為布拉格光纖光柵折射率調(diào)制周期，Apm為相位掩模板周期。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于光纖為石英光纖(Silicon Fiber)或是氟化物光纖(Fluoride Fiber)或是鍺化物(GermanateFiber)或是硫化物光纖(Chalcogenide Fiber)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于光纖是無源光纖或纖芯摻雜了稀土離子的有源光纖。
7.根據(jù)權利要求1所述一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于光纖為單包層光纖或雙包層光纖。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種中紅外布拉格光纖光柵制備裝置，其特征在于寬帶光源是基于自發(fā)福射放大(ASE)的寬帶光源或是基于超連續(xù)(Supercontinuum Generation)效應的寬帶光源，寬帶光源覆蓋了所寫制的光纖布拉格光柵的中心波長。
【文檔編號】G02B6/02GK103616741SQ201310668896
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月7日 優(yōu)先權日:2013年12月7日
【發(fā)明者】史偉, 房強, 樊景麗 申請人:山東海富光子科技股份有限公司