基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅装置的制作方法

本实用新型涉及光纤光栅技术领域，更具体的说，涉及一种基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅装置。

背景技术：

近年来光纤光栅技术迅猛发展，性能不断提高，应用越来越广泛。由于其体积小、易于集成，可全光纤化、使用方便等优点，广泛应用于光纤激光器腔镜、超快激光器展宽器、半导体激光器反射镜等应用领域。

现有技术中，申请号为201210104385.7，实用新型名称为任意切趾光纤光栅刻写装置和刻写方法的专利，其基本原理是紫外激光通过相位掩模板，相位掩模板发生衍射，其中0级衍射被抑制（≤3%），±1级衍射（≥33%）产生干涉，打在光纤上，形成光纤光栅。

然而，现有技术所生产的光纤光栅的周期直接取决于所选用的相位掩模板的周期，仅能通过拉力或预曝光等方式进行少量（1-2nm）调节，而无法自由调节，这就导致如果想刻写多个波长或一定波长范围内的光纤光栅，就需要购买多块相位掩模板，会产生大量开支。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅装置，可以自由调节所刻写的光纤光栅周期，减少对相位掩模板的依赖。

技术方案：本实用新型所述一种基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅装置，包括光源、相位掩膜板、ase光源和光谱仪，还包括：

放大模块，包括两个光放大器，两个所述光放大器分别对所述相位掩模板输出的±1级衍射光进行放大处理，获取两束放大光；

相位调制模块，包括两个电光相位调制器，两个所述电光相位调制器分别位于对应所述光放大器的输出侧；

控制模块，根据所述光谱仪的反馈信息，控制所述相位调制模块调制两束所述放大光的相位，获取两束调制光；

两束所述调制光在待刻写光纤上形成干涉区。

进一步的，还包括光纤夹具和移动模块；

所述移动模块包括电动位移台，所述光纤夹具连接到所述电动位移台上，所述控制模块根据所述光谱仪的反馈信息控制所述电动位移台移动。

进一步的，还包括：

0级衍射光吸收板，位于所述相位调制模块的输出侧，且所述0级衍射光吸收板覆盖所述相位调制模块输出的0级衍射光的范围。

进一步的，所述0级衍射光吸收板上设有水杨酸酯类涂层。

进一步的，所述光源和所述相位掩膜板之间设有光束整形模块，所述光束整形模块包括扩束镜、二维光阑和匀化镜。

进一步的，所述光束整形模块和所述相位掩膜板之间设有聚焦镜。

有益效果：

（1）本实用新型可以利用电光相位调制器同时对放大后的相位掩模板的±1级衍射光进行相位调制，使之在光纤的纤芯上产生干涉，从而在光纤上形成一个移动的干涉区，另外，可以通过同步移动光纤，实现光纤光栅写入。本实用新型可以通过光纤移动速度与电光相位调制器调制周期的配合，在相位掩模板周期的±10nm范围内调节所刻写的光纤光栅周期，有效的减少了一个波段内所需配置相位掩模板的数量，极大的降低了成本；

（2）本实用新型基于相位掩模板被放大的±1级衍射光干涉产生的干涉条纹进行光纤光栅刻写，这种衍射光比直接将激光器输出的光分成两束光的相干性要好很多，大大的降低了光路调整的难度；

（3）本实用新型实际所使用的工作激光还是相位掩模板±1级衍射产生的干涉，所以能够在大芯径光纤上刻写光纤光栅；

（4）本实用新型使用0级衍射光吸收板吸收相位掩模板残存的少量0级衍射，避免0级衍射光打到光纤或光路其他器件上影响最终刻写的光纤光栅的性能。

附图说明

图1为本实用新型用于体现放大器和电光相位调制器的示意图；

图2为本实用新型用于体现光束整形模块的示意图。

图中，1、光源；21、扩束镜；22、二维光阑；23、匀化镜；24、聚焦镜；3、控制模块；4、相位掩膜板；5、光放大器；6、电光相位调制器；71、光纤夹具；72、ase光源；73、光谱仪；8、电动位移台；9、0级衍射光吸收板。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅装置，如图1和2所示，包括光源1、相位掩膜板4、ase光源72、光谱仪73、光纤夹具71、放大模块、相位调制模块和控制模块3。

其中，光源1用于提供工作用激光，其中的，光源1可以是激光光源1，例如可以选用248nm准分子激光器，但不限于此，光源1输出工作激光，通过信号线与控制模块3相连，即控制模块3可以通过控制光源1输出激光。

相位掩膜板4位于光源1的输出侧，是一种刻写在涂覆于熔融石英上的紫外光刻胶上的光栅，用于将所输入的激光的0级衍射抑制，±1级衍射输出。

放大模块包括两个光放大器5，两个光放大器5分别对相位掩模板输出的±1级衍射光进行放大处理，获取两束放大光。其中，光放大器5选用一般通用空间光放大器5即可。

相位调制模块包括两个电光相位调制器6，两个电光相位调制器6分别位于对应光放大器5的输出侧；控制模块3根据光谱仪73的反馈信息，控制相位调制模块调制两束放大光的相位，获取两束调制光，且两束调制光在待刻写光纤上形成干涉区，用于对光纤进行刻写。

可以理解，电光相位调制器6可以是一般电光相位调制器6，用于调整输入激光的相位，再按照所需输出，而电光相位调制器6与控制模块3连接，受控于控制模块3进行调节，控制模块3与光谱仪73连接，控制模块3根据光谱仪73的反馈信息来控制电光相位调制器6进行相位调节，进而使得两束调制光在待刻写光纤上形成干涉区。

为了实现整个光纤的刻写，需要同步移动光纤，因此，本方案设置有移动模块，移动模块包括电动位移台8，光纤夹具71连接到电动位移台8上，控制模块3根据光谱仪73的反馈信息控制电动位移台8移动。

可以理解，光纤被光纤夹具71固定，而光纤夹具71固定在电动位移台8上，控制模块3可以控制电动位移台8的移动而控制光纤的同步移动，从而实现光纤的刻写。

在一些实施例中，在光源1和相位掩膜板4之间可以设有光束整形模块，光束整形模块包括扩束镜21、二维光阑22和匀化镜23。光束整形模块用于将光源1输出的光束进行整形，使之更加均匀。其中的二维光阑22用于滤除光束周边不均匀的部分，匀化镜23用于将光束匀化为均匀的圆形光束，在实际应用中，若使用的是点光源1，则可以去掉匀化镜23，若使用的是面光源1，则可以去掉扩束镜21。

在上述实施例的基础上，光束整形模块和相位掩膜板4之间还可以设有聚焦镜24。聚焦镜24可以是一般聚焦镜24片，用于将光束整形模块输出的光束聚焦为点光源1，输出到相位掩膜板4上。

在实际应用中，基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅方法可以如下：

将已完成载氢及涂覆层剥离的待刻写光纤固定在光纤夹具71上；

利用控制模块3控制光源1输出激光，激光经过光束整形模块被匀化为均匀的圆形光束，圆形光束经过聚焦镜24聚焦为点光束，打到相位掩模板上；

相位掩模板将点光束分为±1级衍射光和0级衍射及逸散光，±1级衍射光被两个光放大器5放大处理，获取两束放大光；

两束放大光经过两个电光相位调制器6，控制模块3根据光谱仪73的反馈信息，控制相位调制模块调制两束放大光的相位，获取两束调制光，两束所述调制光在待刻写光纤上形成干涉区；

控制模块3同时控制电动位移台8，按照光谱仪73返回的信号，同步移动光纤，实现光纤光栅写入；

当光谱仪73返回的光纤光栅光谱信息符合设定要求时，控制模块3控制光源1、电光相位调制器6和电动位移台8停止工作，光纤光栅刻写完成。

上述实施例可以利用电光相位调制器6同时对放大后的相位掩模板的±1级衍射光进行相位调制，使之在光纤的纤芯上产生干涉，从而在光纤上形成一个移动的干涉区，另外，可以通过同步移动光纤，实现光纤光栅写入。本实用新型可以通过光纤移动速度与电光相位调制器6调制周期的配合，在相位掩模板周期的±10nm范围内调节所刻写的光纤光栅周期，有效的减少了一个波段内所需配置相位掩模板的数量，极大的降低了成本。

实施例2：一种基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅装置，与实施例1不同之处在于，如图2所示，还包括0级衍射光吸收板9，0级衍射光吸收板9位于相位调制模块的输出侧，且0级衍射光吸收板9覆盖相位调制模块输出的0级衍射光的范围。

在实际应用中，0级衍射光吸收板9上可以设有水杨酸酯类涂层，通过水杨酸酯类涂层吸收相位掩模板残存的少量0级衍射。

可以理解，使用0级衍射光吸收板9吸收相位掩模板残存的少量0级衍射，避免0级衍射光打到光纤或光路其他器件上影响最终刻写的光纤光栅的性能。

在实际应用中，基于相位掩模板的双光束干涉刻写光纤光栅方法可以如下：

将已完成载氢及涂覆层剥离的待刻写光纤固定在光纤夹具71上；

利用控制模块3控制光源1输出激光，激光经过光束整形模块被匀化为均匀的圆形光束，圆形光束经过聚焦镜24聚焦为点光束，打到相位掩模板上；

相位掩模板将点光束分为±1级衍射光和0级衍射及逸散光，0级衍射和逸散光在通过相位掩模板后被0级衍射光吸收板9吸收，±1级衍射光被两个光放大器5放大处理，获取两束放大光；

两束放大光经过两个电光相位调制器6，控制模块3根据光谱仪73的反馈信息，控制相位调制模块调制两束放大光的相位，获取两束调制光，两束所述调制光在待刻写光纤上形成干涉区；

控制模块3同时控制电动位移台8，按照光谱仪73返回的信号，同步移动光纤，实现光纤光栅写入；

当光谱仪73返回的光纤光栅光谱信息符合设定要求时，控制模块3控制光源1、电光相位调制器6和电动位移台8停止工作，光纤光栅刻写完成。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。