[发明专利]体布拉格光栅折射率调制度测量方法

说明书

本申请涉及一种体布拉格光栅折射率调制度测量方法，所述方法包括：根据厚度确定在布拉格条件下布拉格衍射效率随折射率调制度的第一变化曲线；将第一变化曲线分为三个阶段，确定三个阶段体布拉格光栅的第一角度选择曲线轮廓；确定在不同折射率调制度情况下第一角度选择曲线轮廓对应的布拉格衍射效率与第一旁瓣衍射效率的第一比值；利用平顶准直光在布拉格条件下和非布拉格条件下入射体布拉格光栅，获得对应衍射光功率和透射光功率；根据衍射光功率和透射光功率确定衍射效率；将获得的衍射效率与第一旁瓣衍射效率的第二比值和第一比值进行比较，确定折射率调制度；可以解决由于体布拉格光栅吸收损耗而对折射率调制度测量带来误差的问题。

技术领域

本发明涉及一种体布拉格光栅折射率调制度测量方法。

背景技术

体布拉格光栅(Volume Bragg Grating,VBG)具有极高衍射效率、可调谐布拉格选择性和较高损伤阈值等特性，已广泛应用于先进的激光技术中，如角选择近场滤波，谐振器腔横模/纵模选择器，光谱合成器和啁啾激光脉冲的展宽器和压缩器等。作为一种体相位衍射元件，体布拉格光栅内部折射率的周期性正弦调制是实现单级高效布拉格衍射的关键因素。根据耦合波理论，要想获得高效率体光栅必须实现折射率调制与光栅厚度的匹配。体布拉格光栅的制备通常分两步，包括前期的紫外双光束干涉写入和后期的热处理。制备过程中体布拉格光栅内部的折射率调制是由许多因素决定的，如紫外曝光的剂量、干涉条纹的对比度、热处理的温度和持续时间。如何准确测量光栅内部的折射率调制是体布拉格光栅制备过程中的重要问题。

国内外许多研究人员对此已经开展了研究，O.M.Efimov等人利用一种剪切干涉仪来测量光热敏折变玻璃紫外曝光前后折射率变化，对于1.0mm厚的样品，测量灵敏度为～10-7。J.Lumeau和L.B.Glebov建立了描述光热敏折变玻璃折射率变化与紫外线辐照剂量、热处理时间和热处理温度的关系的物理模型，采用Johnson-Mehol-Avrami-Kolmogorov理论对体布拉格光栅折射率进行了测量，其测量误差约为10％。陈鹏等人提出了一种测量透射型体布拉格光栅内部折射率调制度的方法，将高斯发散光束入射到透射型体布拉格光栅上，利用角度选择性曲线的轮廓来测量折射率调制，然而，测量结果中不同偏振态的折射率调制度最大差值为20ppm，632.8nm和1064nm之间的折射率调制最大差值为60ppm，其折射率调制度测量的精度还不足以满足。

因此高精度的体布拉格光栅折射率调制度测量方法对于体布拉格光栅的制备和应用具有重要指导意义。

发明内容

本申请提供了一种体布拉格光栅折射率调制度测量方法，可以解决由于体布拉格光栅吸收损耗而对折射率调制度测量带来误差的问题。本申请提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种体布拉格光栅折射率调制度测量方法，所述方法包括：

S1、获取所述体布拉格光栅的厚度；

S2、根据所述厚度确定在布拉格条件下衍射效率随所述折射率调制度的第一变化曲线；

S3、将所述第一变化曲线分为三个阶段，确定三个阶段所述体布拉格光栅的第一角度选择曲线轮廓；

S4、确定在不同所述折射率调制度情况下所述第一角度选择曲线轮廓对应的所述衍射效率与第一旁瓣衍射效率的第一比值；

S5、利用平顶准直光在所述布拉格条件下入射所述体布拉格光栅，分别获得第一衍射光功率和第一透射光功率；

S6、根据所述第一衍射光功率和所述第一透射光功率确定实际衍射效率；

S7、利用所述平顶准直光在非所述布拉格条件下入射所述体布拉格光栅，分别获得第二衍射光功率和第二透射光功率；

S8、根据所述第二衍射光功率和所述第二透射光功率确定第一旁瓣衍射效率；