了空间滤波 器，经过滤波之后的激光变得更加均匀，保证了刻写的光栅质量。所述的可调光阔8是连续 可调的，可通过调节光阔的孔径大小来决定刻写光栅的长度。反射镜9是指其反射波长范围 为覆盖飞秒激光光源波长的宽带介质膜高反射镜。所述的飞秒激光光源1的波长为800nm， 重复频率为化化，且无热效应。
[0022] 所述的=棱镜10的顶角01满足一定要求，光纤光栅的周期 其中^日为飞秒激光光源的波长，n为=棱镜10的折射率，n = 1.5。
[0023] 上述宽带光源11的波长范围800nm-2500nm，光谱仪13测量范围1000nm-2500nm。
[0024] 所刻写的光纤光栅反射谱中屯、波长在3um-5um之间，且由S棱镜10的顶角夹角来 决定:Ab =化eff A G，其中neff为纤忍的有效折射率，Ab为需要制作的光纤光栅的反射谱中屯、 波长。
[0025] 本装置制作硫系光纤光栅的步骤W及原理描述如下，按照上述装置的各光学器件 的顺序搭建好装置，然后剥除光纤涂覆层10,硫系光纤结构图如图1所示，从外向内分别为 涂覆层10、包层20和纤忍30。将待加工的硫系光纤12浸泡在二甲基乙酷胺培养皿中半个小 时，取出涂层被剥的待加工的硫系光纤12,用乙醇与丙酬溶液对剥离涂层区域充分的擦拭， 同时也要清洁整段光纤，放在显微镜下观察裸纤W确定在处理过程中没有造成伤痕。
[0026] 调节飞秒激光光源1的累浦和消色差1/2波片2, W便从偏振分光棱镜3出来的激光 满足功率的需要。打开快口 4,通过调节各个光学器件的位置，调节可调光阔8的孔径大小， 调节反射镜9与飞秒激光光源1射出的激光成45度角，W改变激光的方向入射至=棱镜10 上，最后通过=棱镜10的干设，形成能量集中的光斑。
[0027] 调整光纤的位置，先用一根测试光纤夹持在两个=维的移动平台上，利用飞秒激 光脉冲入射，首先确定光纤的轴向方向与光束的入射方向相互垂直，其属于垂直加工方式。 然后通过观察衍射条纹的对称性来确定是否激光打在纤忍的正中位置，从而调节W满足衍 射条纹完全对称，最后换上待加工的硫系光纤12即可。关闭快口，再微调激光的功率，W便 达到功率的所需。打开快口，通过控制计算机的软件界面，编程来控制驱动器的相关参数， 控制=维调节平台15和二维移动平台17移动速度，而且计算机还可W对飞秒激光光源进行 控制，对光纤逐点曝光造成纤忍折射率周期性的改变而形成光栅。
[0028] 宽带光源11发出的光通过已经刻写后的光纤光栅后输出到光谱仪13,实时的监测 制作过程中硫系光纤光栅的透射谱变化。
[0029] 本实用新型可W使用Ges日Ga日S7日且渗杂化成分的硫系玻璃而制成的硫系光纤，如 果要设计该光纤光栅的反射谱中屯、波长AB = 4um纤忍的有效折射率neff = 2.135,则需要光 刻生产的光栅的周期，由公式Ab = 2neff A G得到为Ag = O. 94um。再根据上述公式
计算出需要使用的=棱镜的顶角91，从而选用合适的=棱 镜，例如当飞秒激光的中屯、波长^为SOOnm时，S棱镜的折射率n为1.5时，该01为90度。另外 还可W通过
公式，算出，=棱镜干设形成的两束光 的夹角92为33°。因此，只要根据想要的光栅的中屯、波长Ab，即可设计出光栅的周期，即可得 到需要的=棱镜的参数，使用者而已根据需要更换=棱镜来设计不同周期的光栅。
[0030] 本实用新型的硫系光纤光栅的全息光刻装置，充分利用飞秒激光脉冲极高的瞬时 功率，极短的持续时间，无需昂贵的掩模板，由于飞秒激光的瞬时能量密度非常高，它与光 纤介质作用形成光栅的过程是一个非线性过程，不依赖于光纤的光敏性，因此也不需要光 敏光纤，耗时短，降低成本，并且可W通过更换=棱镜来改变刻写的光栅的周期，简单易操 作。
【主权项】
1. 一种硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，包括飞秒激光光源（I)，其特征在于： 还包括位于飞秒激光光源（1)后的消色差1/2波片（2)，位于光路上消色差1/2波片（2)后的 偏振分光棱镜(3)，位于偏振分光棱镜(3)后的快门（4)，位于快门（4)后的物镜(5)，位于物 镜(5)后方的小孔光阑（6)，位于小孔光阑（6)后的凸透镜(7)，位于凸透镜(7)后的可调光阑 (8)，位于可调光阑（8)后的反射镜(9)，反射镜(9)反射的光入射到三棱镜（10)上，所述三棱 镜（10)的底面位于待加工的硫系光纤（12)的侧面，从反射镜(9)出射的光分别入射到该三 棱镜(10)的另外两边上进而在待加工的硫系光纤(12)的侧面产生干涉场。2. 如权利要求1所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:所述待加 工的硫系光纤（12)的一端连接至宽带光源（I 1 )，另一端连接至光谱仪（13 )，并且该待加工 的硫系光纤（12)固定设于一三维调节平台（15)上，三维调节平台（15)设于一二维移动平台 (17)上，并且通过计算机（14)控制该二维移动平台（17)和三维移动平台（15)的移动可以使 得该待加工的硫系光纤(12)移动。3. 如权利要求1所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:所述三棱 镜（10)的顶角（θ〇满足以下公式：其中AcS所刻写的光栅 的周期，λ〇为飞秒激光光源的波长，η为三棱镜（10)的折射率。4. 如权利要求2所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:待加工的 硫系光纤（12)与三维移动平台（15)之间还设有载玻片（16)，所述载玻片（16)上设有折射率 匹配液，折射率匹配液的折射率与三棱镜(10)相同。5. 如权利要求1所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:所述凸透 镜(7)为将非平行光转化为平行光平凸透镜。6. 如权利要求2所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:所述的宽 带光源（11)的波长范围800nm-2500nm，光谱仪（13)的测量范围1000nm-2500nm〇7. 如权利要求1所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:所述的可 调光阑（8)是连续可调的。8. 如权利要求1所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:所述反射 镜(9)是反射波长范围覆盖飞秒激光光源(1)的波长的宽带介质膜高反射镜。9. 如权利要求1所述的硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，其特征在于:所述的飞 秒激光光源（1)的波长为800nm，重复频率为IKHz，且无热效应。
【专利摘要】一种硫系光纤光栅的飞秒激光全息光刻装置，包括飞秒激光光源，还包括位于飞秒激光光源后的消色差1/2波片，位于光路上消色差1/2波片后的偏振分光棱镜，位于偏振分光棱镜后的快门，位于快门后的物镜，位于物镜后方的小孔光阑，位于小孔光阑后的凸透镜，位于凸透镜后的可调光阑，位于可调光阑后的反射镜，反射镜反射的光入射到三棱镜上，所述三棱镜的底面位于待加工的硫系光纤的侧面，从反射镜出射的光分别入射到该三棱镜的另外两边上进而在待加工的硫系光纤的侧面产生干涉场。该硫系光纤光栅的全息光刻装置，充分利用飞秒激光脉冲极高的瞬时功率，极短的持续时间，无需昂贵的掩模板，耗时短，降低成本，并且简单易操作。
【IPC分类】G03H1/00
【公开号】CN205193439
【申请号】CN201520962058
【发明人】曾江辉, 张培晴, 张倩, 马蓓娇, 戴世勋, 张巍, 许银生, 王训四, 吴越豪, 徐铁峰, 聂秋华
【申请人】宁波大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年11月26日