一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置和刻寫方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術公開一種正交錯位光柵的刻寫裝置和刻寫方法，其結構包括：紫外光源、準直聚焦透鏡、掩模板、平面鏡鏡組、分光鏡、電機控制系統組成，其中平面鏡鏡組由第一平面鏡、第二平面鏡和第三平面鏡組成，電機控制系統主要由旋轉電機和前進電機組成。本發(fā)明專利技術可以刻寫短周期的布拉格型正交錯位光纖光柵和長周期正交錯位光纖光柵，利用刻寫的正交錯位光纖光柵能夠產生渦旋光束和對光束的偏振控制。該發(fā)明專利技術的結構明晰，穩(wěn)定性高，制作簡單。

Writing device and writing method of an orthogonal displacement fiber grating

Writing and writing device of the invention discloses a method of orthogonal dislocation grating, which comprises an ultraviolet light source, collimating lens, mask, plane mirror lens, beam splitter, motor control system, the planar mirror group comprises a first plane mirror, second mirror and third mirror, motor control system mainly by the rotary motor and motor forward. The invention can type orthogonal optical fiber grating writing Prague dislocation of short period and long period fiber grating by using orthogonal orthogonal dislocation, dislocation of optical fiber grating writing can produce vortex beam and the beam polarization control. The invention has the advantages of clear structure, high stability and simple manufacture.

【技術實現步驟摘要】
一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置和刻寫方法
本專利技術涉及刻寫光纖光柵的
，特別涉及一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置和刻寫方法，采用掩模板法單面曝光刻寫的正交錯位光纖光柵。
技術介紹
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量分布，其中心點位相具有奇異性。此光束在高數值孔徑透鏡聚焦下能產生特殊的場分布，在量子通信和微結構操控等領域有廣泛應用。采用單面曝光技術將光纖刻寫成正交錯位型光柵，從而在光纖中激發(fā)出渦旋光束。隨著光纖通信和光纖傳感技術的快速發(fā)展,人們對全光纖型光波調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注，采用單面曝光技術將光纖刻寫成長周期正交錯位型光柵，從而實現對光束的偏振控制。目前國內外報道渦旋光束的產生大都在自由空間中產生，即使利用特殊結構的光纖產生的渦旋光束，其特殊結構的制作對機械加工要求也較高，在一般情況下也難以實現，本刻寫裝置結構簡單。并且刻寫好后的光柵可以根據輸入光的形式，有多種實現渦旋光的輸出，靈活方便。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題為：為了克服
技術介紹
中所述缺陷，本專利技術提供一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置和刻寫方法，其實現方法簡單，成本較低。本專利技術是利用相位掩模板，采用單面曝光技術在光柵橫截面上產生非對稱的橫向折射率調制，單面曝光技術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函數形式，采用此技術可以制作短周期的布拉格正交錯位光纖光柵。除此之外，也可以換用振幅型掩模板刻寫長周期正交錯位光纖光柵。本專利技術解決上述技術問題采用的技術方案為：一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于包括：紫外光源、第一準直聚焦透鏡、第二準直聚焦透鏡、第一掩模板、第二掩模板、平面鏡組、分光鏡、電機控制系統，其中平面鏡組包括第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和第三平面反射鏡，電機控制系統包括旋轉電機跟前進電機，紫外光源產生的紫外光，經過分光鏡分為兩束，一束直接通過第一準直聚焦透鏡后，后照射到第一掩模板上，形成衍射能夠產生±1級衍射，衍射光形成的干涉光對被刻寫的光纖進行曝光，另一束光分別經過由第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和第三平面反射鏡反射組成的平面鏡組后，經第二準直聚焦透鏡垂直照射到第二掩模板上，后對光纖在另一位置處進行曝光，通過調節(jié)第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和第三平面反射鏡對光纖進行垂直曝光，并且兩個曝光位置成90°，距離差Δz。進一步的，紫外光源為氬離子激光器或準分子激光器。進一步的，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。進一步的，前進電機帶動被刻寫的光纖沿軸向向前移動，旋轉電機能夠帶動被刻寫的光纖繞軸向旋轉。進一步的，分光鏡為常用的分光鏡，例如三棱鏡等其它分光器件。本專利技術的原理在于：一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置，包括：紫外光源、準直聚焦透鏡、掩模板、平面鏡組、分光鏡、電機控制系統組成，其中平面鏡組包括第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和第三平面反射鏡，電機控制系統主要由旋轉電機跟前進電機組成。常用的紫外光源有氬離子激光器、準分子激光器等。所用的相位掩模板當紫外光透過后，能夠產生±1級衍射，衍射光形成的干涉條紋對被刻寫的光纖進行曝光，使纖芯折射率產生周期性變化寫入光柵。當光束通過刻寫長周期正交錯位光柵所用的振幅型掩模板時，透光部分對應的光纖會曝光，從而在纖芯中形成永久性的折射率調制，不透光部分對應的光纖不變化。平面鏡組由第一平面反射鏡、第二平面反射鏡和第三平面鏡組成，通過調節(jié)三個平面鏡使光束通過三個平面鏡后對光纖垂直進行曝光，并且兩個曝光位置成90°，距離差Δz。電機控制系統主要有兩個電機組成：前進電機、旋轉電機。旋轉電機帶動光纖繞軸向旋轉，其可以實現兩個方向的旋轉，前進電機帶動光纖沿軸向向前移動。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制。本專利技術與現有技術相比的優(yōu)點在于：本專利技術利用掩模板，采用單面曝光刻寫的方法，既可以刻寫長周期正交錯位光纖光柵，也可以刻寫短周期的正交錯位光纖光柵，可以直接利用目前所用的掩模板刻寫技術，其結構簡單，原理清晰，造價較低，容易實現。附圖說明圖1為本專利技術刻寫系統裝置示意圖。圖2為圖1的A處的具體光路示意圖。圖3為采用單面曝光技術的示意圖，其中一束光將光纖纖芯刻寫成具有一定折射率調制深度的光柵，其中深色區(qū)域112為折射率調制，105為光纖包層，113為光纖纖芯。圖4為單面曝光光纖橫截面的非對稱折射率分布示意圖。圖5為刻寫好后的光纖光柵的分布情況示意圖。圖中附圖標記含義為：101為紫外光源，102為分光鏡，將光束分成兩束，103、108為第一準直聚焦透鏡、第二準直聚焦透鏡，104、109為第一掩模板、第二掩模板，105為光纖，106、107、114分別為第一平面反射鏡、第二平面反射鏡、第三平面反射鏡，110為旋轉電機，111為前進電機，112為折射率調制深度，113為光纖纖芯。具體實施方式下面結合附圖詳細描述本專利技術具體實施方式，以刻寫布拉格正交錯位光纖光柵為例。如示意圖1、圖2所示：刻寫裝置由紫外光源101、第一準直聚焦透鏡102、第二準直聚焦透鏡108、第一掩模板103、第二掩模板109、第一平面反射鏡106、第二平面反射鏡107、第三平面反射鏡114，分光鏡102、電機控制系統110、111組成。110為旋轉電機，111為前進電機。紫外光源101產生的紫外光，經過分光鏡102分為兩束，一束直接通過第一準直聚焦透鏡103后，后照射到第一掩模板104上，形成衍射能夠產生±1級衍射，衍射光形成的干涉光對被刻寫的光纖105進行曝光。另一束光分別經過第一平面反射鏡106、第二平面反射鏡107、第三平面反射鏡114反射后，經第二準直聚焦透鏡108垂直照射到第二掩模板109上，后對光纖105在另一位置處進行曝光，通過調節(jié)第一平面反射鏡106、第二平面反射鏡107、第三平面反射鏡114，使光垂直照射到光纖上,并且兩個曝光位置成90°，距離差Δz。刻寫采用的是單面曝光技術，刻寫具有一定的深度112。刻寫的過程中，首先單面照射光纖的一面，并且前進電機109帶動光纖向前移動，當這一面刻寫到所需的光纖光柵長度L后，如圖3所示，關閉紫外光源101，這時光纖在前進電機111帶動下繼續(xù)向前移動Δz的距離后，關閉前進電機111，這時啟動旋轉電機110，光纖105在旋轉電機110帶動下旋轉光纖旋轉180°，這時關閉旋轉電機110，啟動紫外光源101跟前進電機111繼續(xù)單面刻寫光纖105。重復上述操作，直到將光纖從4個方向都被刻寫成如圖5所示。當刻寫好后的光纖光柵用輸入光是線偏振光來產生渦旋光時，Δz跟光纖光柵周期Λ的關系是：當刻寫好后的光纖光柵用輸入光是圓偏振光來產生渦旋時時，Δz跟光纖光柵周期Λ的關系是：當刻寫長周期正交錯位光纖光柵時，只要把刻寫布拉格正交錯位光纖光柵的相位掩模板換成振幅型掩模板，刻寫過程類似。本專利技術的創(chuàng)新之處在于：利用掩模板，采用單模曝光刻寫的技術，既可以刻寫長周期正交錯位光纖光柵，也可以刻寫短周期的正交錯位光纖光柵，可以直接利用目前所用的掩模板刻寫技術，其結構簡單，原理清晰，造本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于：包括：紫外光源(101)、第一準直聚焦透鏡(102)、第二準直聚焦透鏡(108)、第一掩模板(103)、第二掩模板(109)、分光鏡(102)、平面鏡組、電機控制系統，其中平面鏡組包括第一平面反射鏡(106)、第二平面反射鏡(107)和第三平面鏡(114)，電機控制系統包括旋轉電機(110)跟前進電機(111)；紫外光源(101)產生的紫外光，經過分光鏡(102)分為兩束，一束直接通過第一準直聚焦透鏡(103)后，后照射到掩模板(104)上，形成衍射能夠產生±1級衍射，衍射光形成的干涉光對被刻寫的光纖(105)進行曝光，另一束光經過平面鏡組后經第二準直聚焦透鏡(108)垂直照射到第二掩模板(109)上，后對光纖(105)在另一位置處進行曝光；所述平面鏡組由第一平面反射鏡(106)、第二平面反射鏡(107)和第三平面鏡(114)組成，通過調節(jié)三個平面鏡使光束通過三個平面鏡后對光纖垂直進行曝光，并且兩個曝光位置成90°，距離差△z。

【技術特征摘要】
1.一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于：包括：紫外光源(101)、第一準直聚焦透鏡(102)、第二準直聚焦透鏡(108)、第一掩模板(103)、第二掩模板(109)、分光鏡(102)、平面鏡組、電機控制系統，其中平面鏡組包括第一平面反射鏡(106)、第二平面反射鏡(107)和第三平面鏡(114)，電機控制系統包括旋轉電機(110)跟前進電機(111)；紫外光源(101)產生的紫外光，經過分光鏡(102)分為兩束，一束直接通過第一準直聚焦透鏡(103)后，后照射到掩模板(104)上，形成衍射能夠產生±1級衍射，衍射光形成的干涉光對被刻寫的光纖(105)進行曝光，另一束光經過平面鏡組后經第二準直聚焦透鏡(108)垂直照射到第二掩模板(109)上，后對光纖(105)在另一位置處進行曝光；所述平面鏡組由第一平面反射鏡(106)、第二平面反射鏡(107)和第三平面鏡(114)組成，通過調節(jié)三個平面鏡使光束通過三個平面鏡后對光纖垂直進行曝光，并且兩個曝光位置成90°，距離差△z。2.根據權利要求1所述的一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于：紫外光源(101)為氬離子激光器或準分子激光器。3.根據權利要求1所述的一種正交錯位光纖光柵的刻寫裝置，其特征在于：第一掩模板(103)、第二掩模板(109)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；其中第一掩模板(103)跟第二掩模板(109)兩者完全相同。4.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張曉強，王安廷，許立新，顧春，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34