[发明专利]相位掩模板切换装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅，特别是一种用于相位掩模板写入法刻写光栅的相位掩模板切换装置。

背景技术

随着光纤光栅在相干光通信、传感以及光纤激光器等领域的广泛应用，对光纤光栅的需求量也越来越大，因此实现光纤光栅刻写的自动化控制有利于对光纤光栅的量产。当前刻写光纤光栅的方法包括以下几种：

驻波干涉法为早期使用，它的装置比较简单，要求含锗量很高，芯径很小，且光栅的反射波长仅由写入光波长决定，成栅的条件苛刻，成品率低，不符合实用要求，已经很少使用。

横向全息干涉法是将紫外光经分束镜后分为强度相同的两束，再会聚于光纤芯区，形成沿光纤轴向的周期性干涉条纹，将一小段掺锗光敏裸光纤置于两束相干紫外光束所形成的干涉场中曝光，引起纤芯折射率的周期性扰动，从而形成光栅。这种方法对所用的光源的相干性有较高的要求，机械振动或温度漂移引起的微小位移都将对光栅的制作产生巨大影响，这就对制作系统的稳定性的要求很高。

逐点写入法是利用精密机构控制光纤运动位移，沿光纤长度方向每隔一个周期曝光一次，使光纤芯的折射率形成周期性分布而制成光纤光栅。这种方法灵活性大，周期和折射率变化都比较容易控制，可以制作变迹光栅，并且对光源的相干性没有要求。缺点是由于写入光束必须聚焦到很密集的一点，难度较大；同时受光斑几何尺寸限制，光栅的周期不能太小。

相位掩模板写入法目前普遍认为使用最方便，效果最好，发展前景最好的一种方法。这种方法是将光敏光纤贴近相位掩模板，利用相位掩模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。用相位掩模板法制作光纤光栅的最大优点是写入光栅的周期仅由相位掩模板的周期和写入光束的方向决定，而与写入光源的波长无关；同时，大大降低了光栅制作系统的复杂性，工艺简单，重复性好，成品率高，便于大规模批量生产；另外，由于写入光栅区位于相位掩模板近场衍射区，因此对光源的时间相干性要求不高，对写入配置的光路系统的隔振要求可降低，利用相位掩模板和扫描曝光技术还可以实现折射率的控制，制作特殊结构的光栅。

但是由于运用场合的不同，需要获得不同中心波长的光纤光栅，有时还需要在同一段光纤上刻写不同波长的光纤光栅。刻写不同波长的光纤光栅，需要不同周期的相位掩模板，并且采用光学系统放大和拉伸光纤的方法可以对光栅的周期微调。

通常在刻写光栅时，每次换相位掩模板都要人为将相位掩模板放在一个固定的夹具上，需要注意相位掩模板的刻槽面靠近光纤的一面，相位板与光纤的相对位置难以控制准确，如果与光纤的距离太近可能损伤相位板，太远，刻写光栅的速度过慢，必须精确定位。而且在刻写光纤光栅时，光纤必须与相位掩模板的刻线垂直，否则会影响刻写光栅的质量。

有时在同一段光纤上刻写不同周期的光栅时，也需要注意如上问题，因此要完成这样一根光栅的刻写，大部分的时间都用在相位掩模板的更换上。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于相位掩模板写入法刻写光栅的相位掩模板自动化切换装置，利用这种切换装置刻写的光栅质量好，重复性高，切换过程由电脑程序控制，无需人工操作，避免了一些人为失误，减少刻写时间，适用于批量生产。

本发明的技术解决方案如下：

方案1：

一种用于相位掩模板写入法刻写光栅的阵列型相位掩模板切换装置，特征在于其构成包括相位掩模板夹具、一维电控位移平台组合和控制系统，所述的相位掩模板夹具的正面作为底板，具有多个矩形凹槽，矩形凹槽的大小与深度由相位掩模板的大小与厚度确定，中间都有一个一定大小的矩形透光孔，规则排列，构成一个阵列，阵列既可以是多行多列，也可以是单行多列或者多行单列的，所述的相位掩模板夹具正面的一组水平刻槽作为基准线分别与每一行的矩形透光孔对应，所述的一维电控位移平台组合是由转接架将第一一维电控位移平台竖直固定到第二一维电控位移平台的滑块上所构成的结构，保证第一一维电控位移平台的滑块所处的平面与第二一维电控位移平台的滑块移动的方向垂直，所述的相位掩模板夹具侧面与第一一维电控位移平台的滑块贴合并且用螺钉固定。

方案2：