一种任意切趾光纤光栅刻写装置和刻写方法，该装置由激光器、矩形光阑、可编程空间光调制器、函数发生器、柱面镜、相位掩模板夹具和三维调整架组成，本发明专利技术具有结构简单、经济实用、易于实现，有很好的可重复性和灵活性，克服了传统切趾光栅制作过程中需要用到高相干光源或者加工两块共轭的振幅模板，并且只能制作单一切趾光纤光栅的局限性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤光栅，特别是一种任意切趾光纤光栅的刻写装置及方法。
技术介绍
随着光纤光栅在光通信领域的广泛应用，人们对光纤光栅的性能也提出了更高的要求，切趾技术就是在这个背景下诞生的。切趾光纤光栅可以极大的减少光栅反射谱中的旁瓣，抑制光通信中信号传输产生的时延振荡，降低相邻信道之间的码元串扰，并起到很好的色散补偿作用，因而切趾技术是决定光纤光栅性能好坏的一项关键技术。目前，制作切趾光纤光栅最常用的方法主要有紫外脉冲相干写入法、切趾相位掩模法以及共轭振幅模板扫描法。切趾相位掩模法参见J. J. Pan, Y. , et al. , Steep skirt fiber Bragggrating fabrication using a new apodised phase mask· Electronics Letters,1997. 33(22)利用聚焦电子束和湿法刻蚀技术制作出板槽尺寸不均匀的相位掩模板，当紫外光照射该掩模板后，级衍射光的强度沿着光纤方向呈现切趾函数分布，从而达到切趾的目的。该法实现起来比较简单，但是切趾相位模板的制作难度很大，并且随着切趾函数的不同而需要特别制作，成本很高，同时制作出的光栅平均折射率调制系数不是常数，会出现短波边的振荡效应。紫外脉冲相干写入法参见Cortes P Y, Q. , et al. , Intrinsic Apodisationof Bragg Gratings Written Using UV-Pulse Interferometer. Electron Lett,1998，34(4)对刻写光源的相干性和反射镜的扫描精度有很高的要求，并且光栅的中心波长要由刻写光源的出射激光波长决定，只能刻写高斯切趾的光纤光栅，应用起来具有很大的局限性。共轭振幅模板扫描法参见李栩辉，夏历，刘晶雯等.惆啾和切趾函数可调的光纤光栅的扫描写入法.半导体光电，2001. 22(1)对刻写激光的相干性要求不高，可以制作出性能优良的切趾光栅，并且通过切趾和反切趾可以使光栅平均折射率调制系数是常数，但该法依然要对不同的切趾方式制作相应的共轭振幅模板，光栅的切趾质量严重依赖共轭振幅模板的加工精度，并且对扫描用移动平台的精度要求很高。可见，上述三种制作切趾光纤光栅的方法都受到切趾函数具体形式的制约，只能制作单一类型的切趾光纤光栅，不具有普适性。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出了一种基于可编程空间光调制器的任意切趾光纤光栅的刻写装置和刻写方法，该装置记忆结构简单、经济实用、易于实现，有很好的可重复性和灵活性，当给定切趾函数和反切趾函数的具体形式以及作用时间后，光栅的切趾操作和反切趾操作可以由可编程空间光调制器自动完成，无需人工干预，并且制作的切趾光纤光栅性能优良，反射谱中的旁瓣得到很好的抑制。本专利技术技术解决方案如下 一种任意切趾光纤光栅刻写装置，特征是其构成包括 激光器，在激光器输出端放置矩形光阑，在该矩形光阑后依次放置可编程空间光调制器、柱面镜和相位掩模板夹具，用螺母将相位掩模板固定在所述的相位掩模板夹具的卡槽里并使之保持水平，在该相位掩模板的后面安置2套光纤夹具，所述的相位掩模板夹具和2套光纤夹具分别固定在三个三维调整架上，通过三维调整架改变光纤和相位掩模板之间的水平距离，所述的可编程空间光调制器的驱动电路接函数发生器的输出端，所述的激光器、矩形光阑、可编程空间光调制器、函数发生器、柱面镜、相位掩模板夹具和三维调整架均安装在同一防震平台上； 所述的函数发生器通过GPIB接口与计算机相连，并利用其自带的波形编辑软件生成想要的切趾和反切趾电压信号，以此电压信号来控制所述的空间光调制器的驱动电路，实现空间光调制器的可编程工作； ASE光源的输出尾纤接光环形器的第一端口，待制作光栅的光纤一端接光环形器的第二端口，将待制作光栅的光纤的另一端和环形器的第三端口接入光谱仪，利用光谱仪对刻写的光纤光栅的透射谱和反射谱分别进行监测。所述的可编程空间光调制器由函数发生器产生的电压信号控制其驱动电路，它含有许多独立的像素，这些像素在空间排成一维或二维阵列，每个像素可以独立接受电信号的控制并改变自身的光强透过率，从而实现曝光光束的空间强度调制，并且可编程空间光调制器要根据激光器出射激光的波段选用合适的晶体或者聚合物材料。所述的函数发生器与计算机相连，在Windows环境下使用计算机自带的波形编辑软件生成切趾电脉冲信号和反切趾电脉冲信号，其在使用过程中所述的函数发生器输出的电脉冲信号的重复频率高于所述激光器出射脉冲的重复频率。利用上述任意切趾光纤光栅刻写装置进行任意切趾光纤光栅刻写方法，特征在于该方法包括以下步骤 步骤I、光纤载氢 将待刻写光栅的光纤放在常温高压氢气环境中以提高光纤纤芯的光敏性； 步骤2、准直刻写光路 准直刻写光路要通过以下步骤实现 步骤2. I :调节矩形光阑、可编程空间光调制器和柱面镜的相对位置，使三者的中心同在激光器出射光束的方向上； 步骤2. 2 :通过三维调整架调整相位掩模板的高度，以使激光脉冲垂直辐照在相位掩模板的有效掩模区域内； 步骤2. 3 :通过三维调整架调整待刻写光栅的光纤高度，使经过柱面镜的光束恰好聚焦在光纤的纤芯上，并使光纤紧贴着相位掩模板平行放置； 步骤2. 4打开激光器，将激光器的重复频率设定为1Hz，然后把光敏纸放在待刻写光栅的光纤后面观察光纤的衍射成像，当待刻写光栅的光纤的位置正好处在级衍射条纹的中间时，则激光束已经聚焦到了光纤的纤芯； 步骤3、根据需要，选定待刻写光栅的切趾函数的参数和反切趾的参数，进行的切趾和反切趾刻写包括以下步骤步骤3. I :把光环形器的第一端口接ASE光源，第二端口接待写光栅的光纤一端，该待写光栅的光纤另一端和光环形器的第三端口与光谱仪连接，实现光栅制作过程中光栅透射谱和反射谱的监测； 步骤3. 2 :将函数发生器通过GPIB接口与计算机相连，通过计算机在线输入切趾函数的参数，使函数发生器产生切趾分布的电脉冲信号，并以此信号驱动可编程空间光调制器实现纤芯曝光量的空间强度调制； 步骤3. 3 :打开激光器，并在激光器控制面板上设置激光脉冲的能量、重复频率以及辐照时间，完成切趾光栅的刻写，并实时监测光栅的光谱变化，辐照时间结束后将相位掩模板拿掉； 步骤3. 4 :通过计算机在线输入的反切趾函数参数，使函数发生器产生反切趾分布的电脉冲信号，并以此信号驱动可编程空间光调制器实现纤芯曝光量的空间强度调制； 步骤3.5 :根据反切趾所需曝光剂量的要求，通过激光器的控制面板对激光脉冲的输出能量、重复频率以及辐照时间等参数作相应调整，完成反切趾光栅的刻写，并实时监测光栅的光谱变化，辐照时间结束后完成切趾光纤光栅刻写。本专利技术的有益效果 与现有技术相比，本专利技术结构简单、经济实用、易于实现，有很好的可重复性和灵活性，克服了传统切趾光栅制作过程中需要用到切趾相位掩模板或者加工两块共轭的振幅模板，并且只能制作单一切趾光纤光栅的局限性。附图说明图I为本专利技术任意切趾的光纤光栅刻写装置的结构框图。图2为本专利技术测试光纤光栅的反射谱和透射谱的结构示意图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，张鑫，杨飞，叶青，蔡海文，方祖捷，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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