[发明专利]一种硫系玻璃光纤的激光直写制备方法

权利要求书

1.一种硫系玻璃光纤的激光直写制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)搭建一飞秒激光直写装置，该飞秒激光直写装置包括飞秒激光器、扩束系统、衰减系统、电子快门、分束镜、光功率计、双色镜、光束整形系统、聚焦物镜、三维移动平台、CCD检测系统和计算机，所述的光束整形系统包括空间光调制器、第一半波片和聚焦系统，所述的空间光调制器与所述的计算机相连，所述的聚焦系统由多片焦距不同的透镜依次排列而成，所述的飞秒激光器为800nm的飞秒激光器，脉冲宽度为100～300fs，重复频率为1～100000Hz，在光学平台上沿主光路方向搭建依次设置的所述的飞秒激光器、扩束系统、衰减系统、电子快门、分束镜、双色镜、光束整形系统、聚焦物镜和三维移动平台，将所述的光功率计与所述的分束镜连接，从所述的分束镜射出的激光脉冲经所述的双色镜反射后射入所述的聚焦物镜，所述的CCD检测系统包括CCD光源、Z轴CCD检测装置和X轴CCD检测装置，将所述的Z轴CCD检测装置设置在所述的双色镜的正上方，并在所述的Z轴CCD检测装置与所述的双色镜之间设置凸透镜，将所述的X轴CCD检测装置设置在所述的三维移动平台的正前方，将所述的CCD光源设置在所述的三维移动平台的正下方，所述的电子快门、所述的三维移动平台、所述的光束整形系统和所述的CCD检测系统分别与所述的计算机相连，所述的三维移动平台上架设有滑轮组，所述的滑轮组包括两个从动轮和两个主动轮，所述的两个从动轮和所述的两个主动轮分别对称设置在所述的三维移动平台的两侧，所述的两个主动轮分别由马达驱动，所述的两个主动轮的转向相同；

(2)将需要刻写的硫系玻璃裸丝依次绕设在一个主动轮、两个从动轮和另一个主动轮上，使位于两个从动轮之间的硫系玻璃裸丝的横截面与从聚焦物镜射出的激光脉冲的出射方向平行；

(3)启动飞秒激光直写装置，通过光功率计检测经衰减系统衰减后的激光脉冲的功率，调整飞秒激光器，使经衰减系统衰减后的激光的单脉冲能量低于5nJ；再调整三维移动平台和CCD检测系统，使激光脉冲聚焦于硫系玻璃裸丝的正中心位置；

(4)通过计算机控制光束整形系统，调节聚焦至硫系玻璃裸丝中的光斑直径和纵向深度；

(5)通过Z轴CCD检测装置和X轴CCD检测装置接收到的图像，检查激光脉冲是否聚焦于硫系玻璃裸丝的正中心位置；

(6)根据预先测定的与硫系玻璃裸丝组分相同的硫系玻璃光纤的折射率变化与入射至硫系玻璃光纤中的激光脉冲的功率之间的关系曲线，将飞秒激光器射出的激光脉冲能量衰减至适当值；

(7)控制两个马达的启动，通过滑轮组带动硫系玻璃裸丝以恒定的运行速度平移，同时打开电子快门，使经衰减后的激光脉冲入射至硫系玻璃裸丝中，开始对硫系玻璃裸丝进行刻写；刻写的过程中，根据Z轴CCD检测装置和X轴CCD检测装置实时监测硫系玻璃裸丝的位置，通过控制三维移动平台调整激光脉冲的光斑处于硫系玻璃裸丝的正中心位置；

(8)通过计算机控制电子快门的开启和关闭，一次性在硫系玻璃裸丝内部形成折射率变化，激光直写制备得到硫系玻璃光纤。

2.根据权利要求1所述的一种硫系玻璃光纤的激光直写制备方法，其特征在于，所述的空间光调制器的分辨率大于1024×768像素，填充比率为80，相位调制深度大于2π。

3.根据权利要求1所述的一种硫系玻璃光纤的激光直写制备方法，其特征在于，所述的扩束系统包括第一透镜和第二透镜，所述的第一透镜的焦距小于所述的第二透镜的焦距。

4.根据权利要求1所述的一种硫系玻璃光纤的激光直写制备方法，其特征在于，所述的衰减系统包括依次设置在所述的扩束系统后侧的第二半波片、偏振棱镜和衰减片。

5.根据权利要求1所述的一种硫系玻璃光纤的激光直写制备方法，其特征在于，在制备单模硫系玻璃光纤时，选择放大倍数为40倍、数值孔径NA为0.65的聚焦物镜；在制备多模硫系玻璃光纤时，选择放大倍数为10倍、数值孔径NA为0.25的聚焦物镜。