自动调整紫外激光光束位置的方法与流程

本发明涉及光纤光栅制作领域，具体涉及一种自动调整紫外激光光束位置的方法。

背景技术：

1978年，加拿大通信研究中心的K.O.Hill及其合作者首次从光纤中观察到了光子诱导光栅。Hill的早期光纤是用488nm可见光波长的亚离子激光器，通过增加或延长注入光纤纤芯中的光辐照时间而在纤芯中形成了光栅。后来G.Meltz等人利用高强度紫外光源所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光在该光纤纤芯中所产生折射率调制或相位光栅。1989年，第一支布拉格波长位于通信波段的光纤光栅研制成功。1993年，Hill等人提出了相位掩模技术，它主要是利用紫外光透过相位掩模板后的±1级衍射光形成的干涉光对具有良好光敏性的光纤进行曝光处理，使得光纤纤芯的折射率产生周期性的变化，这项技术使得制作光纤光栅的工艺流程便得更加灵活和简便，有利于批量化工业化生产。

相位掩膜法是将光敏光纤贴近相位掩膜板，利用相位掩膜板近场衍射所产生的干涉条纹在光纤中形成折射率的周期性扰动，从而形成光纤光栅。相位掩膜板是基于光刻技术利用照相平板印刷技术，在透紫外光的平玻璃板表面上蚀刻出周期性的浮雕结构。当紫外光通过时，会产生衍射。在实际制作过程中，由于紫外激光光束的直径为900微米，而光纤芯径只有20微米，为了尽可能大的利用紫外激光的能量，在光路中使用柱面镜，在垂直方向上对紫外激光光束进行聚焦，光纤位于焦点处。同时，这也带来新的问题，由于光斑较小，稍有机械振动或是偏差，紫外激光光束就不能准确照射在光纤纤芯上，目前一般采用人眼观察和手动调节的方式，使紫外激光光束照射在光纤纤芯上。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动调整紫外激光光束位置的方法，能够实现相位掩膜板法制作光纤光栅时，紫外激光光束的自动调整，提高制作光纤光栅的精确性，实现自动化。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种自动调整紫外激光光束位置的方法，方法步骤如下：

第一步、搭建自动调整紫外激光光束位置的装置：

所述自动调整紫外激光光束位置的装置包括准分子紫外激光器、第一反射镜、电控平移台、第二反射镜、柱面镜、相位掩膜板、光纤、压电陶瓷、光功率计和计算机，共光轴依次设置第二反射镜、柱面镜和相位掩膜板，第二反射镜通过固定座固定在电控平移台上，固定座上设有压电陶瓷，第二反射镜位于第一反射镜的反射光路上，准分子紫外激光器位于第一反射镜的入射光路上，光纤紧贴相位掩膜板且位于入射光线的相反方向，光功率计对准光纤的一端，采集光纤的透射光功率数据，光功率计和压电陶瓷分别与计算机连接，转入第二步。

第二步、打开准分子紫外激光器，准分子紫外激光器发出紫外光束，经第一反射镜反射至第二反射镜，经第二反射镜反射至柱面镜，经柱面镜聚焦至相位掩膜板，并入射至光纤，使得紫外光束在光纤发生色散，色散产生的荧光经光纤传输，通过光功率计接收光纤上的输出光功率，同时将数据实时传输给计算机，转入第三步。

第三步，判断光功率计所接收功率是否出现一个最大值，若不是，计算机反馈一个信号给压电陶瓷，转入第四步。

第四步，压电陶瓷接收信号并调整第二反射镜，使紫外光束准确的照射在光纤上，使得在光功率计上获得的功率值最大。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）自动化程度高，能自动调整紫外激光光束，使其准确地照射在光纤上。

（2）精度高，相对于人眼观察，对紫外激光光束的调整精度更高。

（3）效率高，由于实现了高精度的自动调节，可将紫外激光光束聚焦于光纤上，提高了光纤光栅的制作效率和精度。

附图说明

图1为本发明自动调整紫外激光光束位置的装置的俯视图。

图2为本发明自动调整紫外激光光束位置的装置的局部主视图。

图3为本发明自动调整紫外激光光束位置的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

结合图1和图2，一种自动调整紫外激光光束位置的装置，包括准分子紫外激光器1、第一反射镜2、电控平移台3、第二反射镜5、柱面镜6、相位掩膜板7和光纤8，还包括压电陶瓷4、光功率计9和计算机10，共光轴依次设置第二反射镜5、柱面镜6和相位掩膜板7，第二反射镜5通过固定座固定在电控平移台3上，固定座上设有压电陶瓷4，第二反射镜5位于第一反射镜2的反射光路上，准分子紫外激光器1位于第一反射镜2的入射光路上，光纤8紧贴相位掩膜板7且位于入射光线的相反方向，光功率计9对准光纤8的一端，采集光纤8的透射光功率数据，光功率计9和压电陶瓷4分别与计算机10连接。

准分子紫外激光器1发出紫外光束，经第一反射镜2反射至第二反射镜5，经第二反射镜5反射至柱面镜6，经柱面镜6聚焦至相位掩膜板7，并入射至光纤8，使得紫外光束在光纤8发生色散，色散产生的荧光经光纤8传输，并在光功率计9上接受数据，通过观察光功率计9采集的数据是否为最大值，并将光功率计9采集的数据信息送入计算机10（计算机10中安装Thorlabs' Power Meter Software软件，用于判断所接收光功率值是否为最大值），若不是最大值，计算机10反馈一个信号给压电陶瓷4，压电陶瓷4接收信号并调整第二反射镜5，使紫外光束准确的照射在光纤8上，使得在光功率计9上获得的数据值最大。

所述第一反射镜2和第二反射镜5均采用镀紫外增反膜的反射镜。

所述光纤8水平放置。

所述光功率计9对准光纤8的一端。

结合图3，一种自动调整紫外激光光束位置的方法，方法步骤如下：

第一步、搭建自动调整紫外激光光束位置的装置：

所述自动调整紫外激光光束位置的装置包括准分子紫外激光器1、第一反射镜2、电控平移台3、第二反射镜5、柱面镜6、相位掩膜板7、光纤8、压电陶瓷4、光功率计9和计算机10，共光轴依次设置第二反射镜5、柱面镜6和相位掩膜板7，第二反射镜5通过固定座固定在电控平移台3上，固定座上设有压电陶瓷4，第二反射镜5位于第一反射镜2的反射光路上，准分子紫外激光器1位于第一反射镜2的入射光路上，光纤8紧贴相位掩膜板7且位于入射光线的相反方向，光功率计9对准光纤8的一端，采集光纤8的透射光功率数据，光功率计9和压电陶瓷4分别与计算机10连接，转入第二步。

第二步、打开准分子紫外激光器1，准分子紫外激光器1发出紫外光束，经第一反射镜2反射至第二反射镜5，经第二反射镜5反射至柱面镜6，经柱面镜6聚焦至相位掩膜板7，并入射至光纤8，使得紫外光束在光纤8发生色散，色散产生的荧光经光纤8传输，通过光功率计9接收光纤8上的输出光功率，同时将数据实时传输给计算机10，转入第三步。

第三步，判断光功率计9所接收功率是否出现一个最大值，若不是，计算机10反馈一个信号给压电陶瓷4，转入第四步。

第四步，压电陶瓷4接收信号并调整第二反射镜5，使紫外光束准确的照射在光纤8上，使得在光功率计9上获得的功率值最大。

采用计算机10控制电控平移台3和压电陶瓷4，其自动化程度高，能自动调整紫外激光光束，使其准确地照射在光纤8上，提高了光纤光栅的制作效率和精度。

采用计算机10判断所接收光功率值是否最大，相对于人眼观察，对紫外激光光束的调整精度更高。