缩小基于飞秒激光直写透明材料光波导出射模场直径的装置和方法与流程

文档序号:12552118阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种缩小基于飞秒激光直写透明材料光波导出射模场直径的装置,其特征在于,包括飞秒激光器(1)、衰减片(2)、光闸(3)、空间光调制器(4)、第一反射镜(5)、第一凸透镜(6)、狭缝(7)、第二反射镜(8)、第二凸透镜(9)、分色镜(10)、显微物镜(11)、供透明材料(12)放置的三维平移台(13)、电脑(14)、冷光源(15)、第三反射镜(16)和CCD(17),所述三维平移台(13)和CCD(17)分别与所述电脑(14)相连;

沿所述飞秒激光器(1)发出的激光脉冲方向依次放置所述的衰减片(2)、光闸(3)和空间光调制器(4),经空间光调制器(4)反射的激光脉冲依次经所述的第一反射镜(5)、第一凸透镜(6)、第二反射镜(8)和第二凸透镜(9)射入所述分色镜(10),经该分色镜(10)反射后经显微物镜(11)聚焦于固定在三维平移台(13)上的透明材料(12)的内部,所述狭缝(7)放置在所述第一凸透镜(6)的焦平面处,即空间光调制器(4)反射光斑的傅里叶成像面上;

所述冷光源(15)发出的光经第三反射镜(16)反射后,照射到透明材料(12)底面,经透明材料(12)透射后,入射到所述显微物镜(11),经该显微物镜(11)聚焦后,入射到所述的分色镜(10),经该分色镜(10)透射后,由CCD(17)接收。

2.利用权利要求1所述的装置缩小基于飞秒激光直写透明材料光波导出射模场直径的方法,其特征在于,该方法包含下列步骤:

①以激光传输方向为z轴,透明材料(12)的宽边和长边分别为x轴和y轴,设计第一相位调制掩膜,并写入空间光调制器(4),使得飞秒激光在焦斑区域的xz平面内为圆形分布;

②将透明材料(12)固定在三维平移台(13)之上,并调整三维平移台(13),使飞秒激光脉冲聚焦于透明材料(12)内部;

③经过整形、滤波的飞秒激光脉冲通过显微物镜(11)聚焦于透明材料(12)内,调节衰减片(2),使在激光焦斑区域形成一个在xz平面内直径为D的圆形区域,该圆形区域的折射率比透明材料(12)的原折射率高,以此圆形区域为起始位置,通过电脑(14)驱动三维平移台(13)沿y方向平动距离L,在透明材料(12)内部形成一个长为L、截面直径为D折射率提高的波导区域,该波导区域的折射率大于透明材料(12)的原折射率,作为波导的导波区域;

④翻转透明材料(12)使得波导端面垂直于飞秒激光的传输方向,并将其固定在三维平移台(13)之上;

⑤设计第二相位调制掩膜,并写入空间光调制器(4),调节衰减片(2),使得飞秒激光在焦斑区域的xy平面内为环形光束,且焦斑处的脉冲强度能够破坏透明材料;

⑥调整三维平移台(13),使飞秒激光脉冲聚焦于透明材料(12)内部,焦点距离上表面距离为L',通过电脑(14)驱动三维平移台(13)沿z方向向上平移距离L';

⑦将加工后的透明材料(12)泡浸置在一定浓度的氢氧化钾溶液中进行腐蚀,调节溶液浓度和腐蚀时间使得腐蚀后在上表面处形成底面直径为D高为L'的圆锥,该圆锥底面与波导出射端重合。

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