[发明专利]单次激光脉冲曝光写入反射谱形无旁瓣或弱旁瓣的切趾光栅的方法

说明书

本发明公开了一种单次激光脉冲曝光写入反射谱形无旁瓣或弱旁瓣的切趾光栅的装置，该装置为相位掩模板法光栅写入装置，其中，聚焦透镜与光轴垂直方向的平面之间呈特定角度，该特定角度为‑70～75°。本发明在常规相位掩模板法光栅写入装置的基础上不增加任何新的器件和装置。本发明基于对原装置中的柱透镜进行位置和状态的调整，实现对光斑能量分布的调制，从而实现单次激光脉冲写入切趾光栅。本发明是一种全新的、简洁有效、具有理论依据的切趾光栅制备方法。

技术领域

本发明属于光纤光栅制作技术领域，具体地，涉及一种单次激光脉冲曝光写入无旁瓣的切趾布喇格光栅的方法及系统。

背景技术

切趾布喇格光栅以下简称切趾光栅是一种特殊折射率调制分布的布喇格光栅。普通布喇格光栅以下简称普通光栅或光纤光栅的折射率调制是均匀分布的，其两端均整齐的开始和结束。而切趾光栅的折射率调制分布的开始和结束呈现一种渐变状态，即开始处逐渐增强、结束处逐渐减弱，通常切趾光栅的折射率调制分布服从某种特定的函数形式。切趾光栅这种折射率调制分布特性反映在光栅反射光谱上，体现出区别于普通光栅的谱型特征：消除或减弱了光栅反射主峰以外的旁瓣。切趾光栅这一特性优化了光栅反射信号的信噪比，极大改善了光纤光栅器件在通信和传感系统中存在的缺陷。

目前，基于光纤光栅拉丝塔在线制备技术，新一代的光纤光栅产品从单个光栅发展为大量光栅在一根外观完整、机械强度高的光纤上形成的光栅阵列。新一代的光纤光栅阵列产品为改进系统，同样需要对光栅进行切趾处理，写入切趾光栅。然而，光纤光栅拉丝塔在线制备技术写入光栅的方式区别于传统写入方式，是一种运动状态下，高能量准分子激光单次脉冲曝光光敏光纤，从而写入光栅。目前切趾光栅的制备方法，无论是二次曝光还是一次曝光，都需要较长的曝光时间，无法应用于光纤光栅拉丝塔在线制备技术。

发明内容

本发明提出了一种单次激光脉冲瞬间写入反射谱型无旁瓣弱旁瓣的切趾光栅的新方法。该方法基于物理光学原理，对普通相位掩模板法光栅写入装置进行改进，不增加任何新的器件和装置，仅调整装置中透镜的状态，实现对光斑能量分布的调制，从而实现切趾光栅的单次激光脉冲瞬间写入。

本发明是通过以下技术方案实现的：

提供一种单次激光脉冲曝光写入反射谱形无旁瓣或弱旁瓣的切趾光栅的装置，其特征在于，该装置为相位掩模板法光栅写入装置，其中，聚焦透镜与光轴垂直方向的平面之间呈特定角度，该特定角度为-70～75°。

接上述技术方案，该装置相位掩模板、聚焦透镜、整形透镜组和准分子激光器，写入光栅的目标光纤位于相位掩模板后方。

接上述技术方案，聚焦透镜为球面平凸柱透镜，透镜凸面面向相位掩模板一侧。

接上述技术方案，所述球面平凸柱透镜的焦距f为300mm，透镜厚度为3mm。

接上述技术方案，该聚焦透镜为双凸透镜、平凸透镜或者正弯月形透镜。

接上述技术方案，准分子激光器单次曝光的脉冲宽度范围为4～20ns。

本发明还提供了一种单次激光脉冲曝光写入反射谱形无旁瓣或弱旁瓣的切趾光栅的方法，包括以下步骤：

准分子激光器发出纳秒级单脉冲光束；

光束经过整形透镜组，光束在垂直于目标光纤的方向进行压缩或扩束，获得合适长度的光束，该长度确定光栅写入目标光纤上的长度；

光束经过聚焦透镜在平行于目标光纤方向进行聚焦；聚焦透镜3从与光轴垂直方向的平面处旋转某个特定角度，该特定角度为-70～75°；

聚焦光束通过相位掩模板后曝光在目标光纤上，完成光栅写入。

接上述技术方案，光束经过聚焦透镜在平行于光纤方向进行聚焦，焦点位于目标光纤前后3～5mm。