[发明专利]一种强激光扫描1×16光波导功分器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种强激光扫描l×16光波导功分器。 

背景技术

在透明介质上使用飞秒激光扫描制备光波导时，主要有直写法制备光波导和双线法制备光波导。双线法是在几十微米的较狭窄间隔中，利用飞秒激光在聚集区域产生的高温高压对该区域产生压力场重叠，刻蚀出两条平行细线。两条平行细线间的折射率高，其它区域折射率相对较低，从而形成光波导结构。直写法制备光波导有三种扫描刻写方式——自引导传输、纵向扫描(又称纵向写入或平行式扫描)和横向扫描(又称横向写入或垂直式扫描)。 

纵向扫描是飞秒激光的写入方向与样品移动方向一致或平行，也称为纵向写入、平行式扫描或平行式加工。这种方法制备的光波导结构有良好的对称性，横截面的光斑为圆形，所以有利于光波耦合，耦合损耗比较低。并且可以通过程序对三维平台的控制实现其他非直线型的较为复杂的波导结构的制备。但是这种写入方法最大的缺点是刻写的波导最大长度受到聚集透镜的工作距离的限制。如一个数值孔径NA＝0.4的聚焦物镜，它只能有大约5mm的工作距离。面临长度受限制的问题，前人使用过松聚集物镜(数值孔径NA＝0.2)，这样虽然增大了工作距离，但是引起了材料自身效应产生了“光丝”现象，使得波导结构形貌不可控。 

横向扫描是飞秒激光的写入方向与样品移动方向垂直，所以又称为横向写入、垂直式扫描或垂直式加工。而横向扫描有一个很大的好处——不受聚集物镜的工作距离限制，可以实现任意长度和任意形貌的波导结构的加工。这种方法也有一些缺陷，但是可以通过一些方法补救。如:横向扫描最大的缺点就是横截面光斑不对称性，但是可以通过一下三种方法都可以出来光斑的不对称性:第一种方法是利用狭缝光阑对光束矫正;第二种方法是通过一个透镜组对光束进行整形;第三种方法是采用多次扫描来控制波导的横截面的尺寸。 

发明内容

本发明考虑到上述几种激光扫描方式的优缺点，采取1激光扫描方式为横向扫描，这样可以实现任意长度任意形貌的波导结构制备，然后运用外加处理将横截面光斑进行修正。本发明将设计对称型Y分支波导结构，再利用飞秒激光写入改变透明介质的光束聚焦区域的折射率，形成波导结构。运用三维移动平移台 对透明介质的空间三维实现移动，运用程序来控制三维移动平移台操作。 

本发明涉及一种强激光扫描1×16光波导功分器，所述光波导功分器具有如下结构:首先是将一条直波导将光束输入，然后通过两条分别用5次幂函数书写的对称的弯曲部分，而直波导的末点正好是弯曲部分波导的起点，从而将一条输入光束均匀分成两条光束;随之两条光束分别通过一条直波导过渡，弯曲波1的末点刚好也是下一直波导的起点;然后两束光再分别通过四条用5次幂函数书写的对称的弯曲部分，恰好直波导的末点也是弯曲部分波1的起点，再将两条光束均匀分成了四条光束;同理依次类推，最后可将1条输入光束均匀分成16条光束。 

本发明还涉及一种制造上述强激光扫描1×16光波导功分器的方法，运用三维移动平移台对透明介质的空间三维实现移动，控制三维移动平移台操作，利用飞秒激光扫描写入改变透明介质的光束聚焦区域的1射率，形成渐变折射率分布的波导区域结构。所述激光扫描方式为横向扫描，所扫描的透明介质是z切割铌酸锂。 

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中: 

图1为本发明的一种强激光扫描1×16光波导功分器的结构图; 

图2为本发明的一种强激光扫描1×16光波导功分器的具体尺寸结构图; 

图3为Catmull-RomSpline算法示意图，其中(a)点切线方向(b)浮点的取值; 

图4为S型弯曲波导结构示意图。 

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施1且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。 

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。