[实用新型]一种基于动态光学遮蔽板的切趾光栅二次曝光制作系统

说明书

本实用新型公开了一种基于动态光学遮蔽板的切趾光栅二次曝光制作系统。本实用新型采用一次曝光光学遮蔽板和二次曝光光学补偿板，二者挡板的中心分别开设有为共轭函数的开孔，并采用一次曝光光学遮蔽板控制器控制一次曝光光学遮蔽板沿垂直于氢载光纤的运动速度，以控制不同区域的曝光时间，完成一次曝光；二次曝光光学补偿板控制器控制二次曝光光学补偿板的运动速度，完成二次曝光补偿，以实现对切趾光栅的直流折射率补偿；本实用新型成本低廉；采用光学挡板做遮蔽板，系统结构简单，精度可控；采用数字化控制光学遮蔽板运动，易于调节、控制灵活、重复性好、效率高、易于工业化生产；给出了明确的运动函数，可以实现任意切趾光栅的制作。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感制备技术，具体涉及一种基于动态光学遮蔽板的切趾光栅二次曝光制作系统。

背景技术

光纤光栅(FBG)是折射率沿光纤轴向程周期变化的一类光纤器件，可以通过特殊的折射率结构设计制作出独特的滤波和色散特性，在光纤传感、激光技术、波分复用等领域具有广泛的应用价值。光栅反射谱的半波线宽(FWHM)、边模抑制比(SMSR)以及边模滚降特性(SLSR)决定了系统波长的复用度以及测试精度。通过在光纤光栅制作过程中采用适当的切趾技术可以使光栅反射谱的旁瓣得到抑制并改善反射谱的形状或色散性质。常见的切趾函数有线性切趾函数、余弦切趾函数、升余弦切趾函数、高斯切趾函数、超高斯切趾函数、塔尔切趾函数等，不同的切趾函数制作出的切趾光栅特性均有所差别。

目前，已经有切趾相位掩模板法、利用紫外脉冲相干写入切趾光栅、扫描电镜法、逐点写入法、二次曝光法、特殊遮蔽板制作法等多种方法被应用于切趾光栅的实验研制。但切趾相位掩模法需要对相位模版进行精确的设计和制备，在不同的场合需要定制不同的相位掩模板，成本较高；采用紫外脉冲相干写入法对紫外光源相干性要求很高，并不能严格控制切趾函数形状，重复性不好；反射镜扫描法虽然能够控制切趾函数的形状，但在光栅写入过程中需要改变光路，稳定性较差；逐点写入法制作比较耗时，对光纤的精确运动控制要求很高，需要将光斑聚焦到光栅周期内，在技术上也比较难控制。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种基于动态光学遮蔽板的切趾光栅二次曝光制作系统，针对普遍使用的均匀相位掩模板，设计一组动态光学遮蔽板以及运动函数，基于此种光学遮蔽板的光栅曝光系统可以实现切趾光栅的可控制备，控制精度能够达到为1μm，光栅长度可以任意选择。本系统具有系统结构简单、改进成本低廉、易于调节、控制灵活、重复性好、效率高、易于工业化生产等优点。

本实用新型的基于动态光学遮蔽板的切趾光栅二次曝光制作系统包括：紫外准分子激光器、一次曝光光学遮蔽板、一次曝光光学遮蔽板控制器、平凸柱面镜、均匀相位掩模板、二次曝光光学补偿板以及二次曝光光学补偿板控制器；其中，紫外准分子激光器发射出的紫外光沿x轴方向，去除涂敷层的待制备切趾光栅的氢载光纤沿z轴放置；一次曝光光学遮蔽板、一次曝光光学遮蔽板控制器、平凸柱面镜和均匀相位掩模板构成一次曝光单元，一次曝光单元设置在紫外准分子激光器与氢载光纤之间的光路上，一次曝光光学遮蔽板电学连接至一次曝光光学遮蔽板控制器，平凸柱面镜和均匀相位掩模板沿x轴依次设置在一次曝光光学遮蔽板前；二次曝光光学补偿板、二次曝光光学补偿板控制器和平凸柱面镜构成二次补偿单元，二次曝光单元设置在紫外准分子激光器与氢载光纤之间的光路上，二次曝光光学补偿板电学连接至二次曝光光学补偿板控制器，平凸柱镜沿x轴设置在二次曝光光学补偿板前；一次曝光光学遮蔽板和二次曝光光学补偿板上的挡板中心开设有开孔，二者所在的平面为yz平面，二次曝光光学补偿板上的开孔为一次曝光光学遮蔽板的共轭函数。