[发明专利]飞秒激光加工装置及其加工的1x8脊型光分路器

说明书

本发明涉及飞秒激光加工装置及其加工的1x8脊型光分路器，利用飞秒激光加工装置加工光器件时，飞秒脉冲激光光束依次经过半波片、反射镜、显微物镜后聚焦到固定于六自由度工作平台上的基底材料，聚焦后的飞秒脉冲激光光束在六自由度工作平台的运动过程中将基底材料光刻成光器件，在光刻过程中利用吹气部和吸气部之间的气流进行除尘。本发明装置结构简单，利用本发明装置加工的光器件加工成本低、精度高、一致性好。

技术领域

本发明属于激光加工领域，具体涉及飞秒激光加工装置及其加工的1x8脊型光分路器。

背景技术

随着激光器的诞生以及高锟等人提出的利用包层材料的石英玻璃光学纤维以降低损耗这一卓越贡献，光在通信中的应用便有了基础，而光纤就是最初的波导。作为无源光网络的基础性部件，光分路器用于光信号的功率耦合及再分配。它可以在光波长大小的介质中限制光波，并在无辐射的情况下长距离的传输。它具有波长不灵敏，体积小，可靠性高，光分束的均匀性好，工作波长范围宽等特点。目前光分路器的制作多采用化学刻蚀、离子刻蚀等方法，上述方法加工步骤繁琐，对加工环境要求较高，加工成本较高。

随着波导理论与制造业的发展，在现代微波工程中，为了满足微波传输系统性能，研究出特殊截面形状的脊型波导，脊型波导具有低主模截止频率、宽频带和低阻抗特性。

发明内容

本发明一方面的目的在于提供一种飞秒激光加工装置，包括：发出飞秒脉冲激光光束的飞秒激光器；接收并反射所述飞秒脉冲激光光束的反射镜；接收来自所述反射镜的飞秒脉冲激光光束、并对所述飞秒脉冲激光光束进行聚焦的显微物镜；六自由度工作平台，具有放置加工材料的加工区域，所述聚焦后的飞秒脉冲激光光束在六自由度工作平台的运动过程中将所述加工材料光刻成光器件；对所述加工区域进行吹气的吹气部；对所述吹气部吹送来的气体进行吸除的吸气部；监测正在所述加工区域上加工的光器件的形貌的CCD相机；以及计算机，所述计算机根据所要加工成的光器件的形状结构控制六自由度工作平台运动，并将CCD相机采集的图像与光器件设计形貌进行对比，实时调节所述激光器发出的激光光斑大小、激光器功率以及六自由度工作平台与显微物镜的距离，将表面形貌误差控制在一定的范围内。

在上述的飞秒激光加工装置，所述反射镜为45°反射镜。

本发明另一方面的目的在于提供一种1x8脊型光分路器，所述脊型光分路器为多模干涉结构，由上述技术方案所述的飞秒激光加工装置在材质为二氧化硅的基底材料上光刻而成，光分路器输出波导结构采用线性锥形脊波导。

在上述的1x8脊型光分路器，其特征在于，所述线性锥形结构的锥底宽设置为3.6μm，锥顶宽设置为2.5μm。

在上述的1x8脊型光分路器，光分路器的宽度W_MMI＝64μm，长度L_MMI＝502.38μm，输入波导和输出波导的宽度W_IN＝W_OUT＝2μm。

本发明一方面的有益效果：由于采用多自由度工作台来实现多自由度运动，因此可以加工任意形貌的波导，使飞秒激光加工装置有更好的适应性；通过吹气和吸气实现气体在加工处的对流，可以最大限度的吸走微尘，改善加工环境，提高加工质量；CCD相机在加工过程中实时监测基底材料的表面形貌，并将表面形貌实时反馈给计算机，计算机将接收到的表面形貌与设计形貌进行对比，实时调节所述激光器发出的激光光斑大小、激光器功率以及三维工作平台与显微物镜的垂直距离，将表面形貌误差控制在一定的范围内，进而提高了加工精度。采用本发明的飞秒激光加工装置所得到的波导器件一致性好、性能稳定；本发明装置结构简单，利用超快激光直接刻蚀、加工方法步骤较少，对加工环境要求较低，有效降低了波导的制作成本。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的飞秒激光加工装置结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的1x8脊型光分路器结构示意图。