[发明专利]切趾长周期光纤光栅刻写装置、刻写方法以及激光系统

权利要求书

1.一种切趾长周期光纤光栅刻写装置，其特征在于：包括二氧化碳激光器、扩束透镜组、扫描振镜、聚焦场镜以及光纤操作移动平台，二氧化碳激光器输出的激光的传输路径上依次设置有扩束透镜组、扫描振镜以及聚焦场镜，聚焦场镜的正下方设置有光纤操作移动平台，所述待刻写切趾长周期光纤光栅的光纤安装在光纤操作移动平台，能够在光纤操作移动平台的带动下移动，从聚焦场镜出射的激光能够入射到安装在光纤操作移动平台上的光纤上实现切趾长周期光纤光栅刻写，光纤操作移动平台采用位移平台驱动电机驱动，通过控制位移平台驱动电机进而控制光纤操作移动平台的水平移动距离以及速度。

2.根据权利要求1所述的切趾长周期光纤光栅刻写装置，其特征在于：所述扫描振镜由振镜驱动器控制，振镜驱动器控制扫描振镜的标刻图案以及标刻位置。

3.根据权利要求2所述的切趾长周期光纤光栅刻写装置，其特征在于：还包括计算机，所述二氧化碳激光器的输出功率和频率由计算机控制；所述振镜驱动器与计算机连接，计算机通过控制振镜驱动器进而控制扫描振镜的标刻图案以及标刻位置。

4.根据权利要求3所述的切趾长周期光纤光栅刻写装置，其特征在于，所述光纤操作移动平台包括光纤夹具、三维调节底座以及电动水平位移平台，所述光纤夹具设有两个，分别为左光纤夹具和右光纤夹具，待刻写切趾长周期光纤光栅的光纤由左光纤夹具和右光纤夹具夹持；所述左光纤夹具和右光纤夹具分别固定在一个三维调节底座上，通过调节两个三维调节底座使待刻写切趾长周期光纤光栅的光纤位于聚焦场镜的正下方；所述三维调节底座均安装在电动水平位移平台上，电动水平位移平台在位移平台驱动电机驱动下水平移动，位移平台驱动电机与计算机连接，计算机控制位移平台驱动电机进而控制电动水平位移平台的水平移动距离以及速度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的切趾长周期光纤光栅刻写装置，其特征在于，所述二氧化碳激光器的出光口和扩束透镜组处于同一轴线上，扩束透镜组的输出激光对准扫描振镜其输入光端口的正中心。

6.一种切趾长周期光纤光栅刻写方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设置二氧化碳激光器参数，包括二氧化碳激光器的重复频率以及电压；

(2)截取合适长度的光纤，将待刻写切趾长周期光纤光栅的区域用化学剥除剂涂覆，再用酒精擦拭后将光纤安装在光纤操作移动平台上；调整光纤操作移动平台，使待刻写切趾长周期光纤光栅的光纤位于聚焦场镜的正下方，使得从聚焦场镜出射的激光能够入射到安装在光纤操作移动平台上的光纤上；

(3)切趾长周期光纤光栅刻写；

(3.1)扫描振镜的标刻图案是一排竖线条纹，设置扫描振镜的标刻位置以及初始标刻图案中的竖线条纹数量；开启二氧化碳激光器和扫描振镜进行本次曝光扫描，使激光按照设定的标刻图案对光纤上整个待刻写切趾长周期光纤光栅的区域进行单次曝光，然后关闭二氧化碳激光器和扫描振镜；

(3.2)重新设置扫描振镜的标刻图案，当前设置的扫描图案是在上一次扫描图案的基础上减少其两端的竖线条纹数量，再次启动二氧化碳激光器和扫描振镜进行本次曝光扫描，本次曝光扫描中的光纤上的激光曝光区域位于上一次曝光扫描中激光曝光区域的中间，即仅对上一次激光曝光区域的中间区域进行再次曝光；

(3.3)重复步骤(3.2)，直至扫描振镜的标刻图案中的竖线条纹数量低于设定阈值为止。

7.根据权利要求6所述的切趾长周期光纤光栅刻写方法，其特征在于，步骤(3.3)中设定的阈值为初始扫描图案中的竖线条纹数量的1/3。

8.一种激光系统，其特征在于：包括激光振荡器，在所述激光振荡器内设置有长周期光纤光栅，所述长周期光纤光栅采用如权利要求6或7所述切趾长周期光纤光栅刻写方法刻写而成，所述激光振荡器为前向泵浦光纤激光振荡器、后向泵浦光纤激光振荡器或者双向泵浦光纤激光振荡器；激光振荡器包括泵浦光源、泵浦光合束器、高反光栅、掺杂光纤和低反光栅，所述长周期光纤光栅设置在激光振荡器腔内的低反光栅前或者设置在光纤激光振荡器腔内的高反光栅后或者将长周期光纤光栅直接刻写在光纤激光振荡器腔内的掺杂光纤上。