一种螺旋光纤光栅的刻写装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种螺旋光纤光栅的刻写装置，其结构包括：紫外光源（101）、准直聚焦透镜（102）、掩模板（103）、电机控制系统，其中电机控制系统主要由旋转电机和前进电机组成。本实用新型专利技术可以刻写布拉格型螺旋光纤光栅和长周期螺旋光纤光栅，利用刻写的螺旋光纤光栅能够产生涡旋光束和对光束的偏振控制。该实用新型专利技术的结构明晰，稳定性高，制作简单。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开一种螺旋光纤光栅的刻写装置，其结构包括：紫外光源（101）、准直聚焦透镜（102）、掩模板（103）、电机控制系统，其中电机控制系统主要由旋转电机和前进电机组成。本技术可以刻写布拉格型螺旋光纤光栅和长周期螺旋光纤光栅，利用刻写的螺旋光纤光栅能够产生涡旋光束和对光束的偏振控制。该技术的结构明晰，稳定性高，制作简单。【专利说明】—种螺旋光纤光栅的刻写装置
本技术涉及刻写光纤光栅的
，特别涉及一种螺旋光纤光栅的刻写装置，采用掩模板法单面曝光刻写的螺旋光纤光栅。
技术介绍
涡旋光束的特性在于在光束横截面上相位具有空间非均匀分布，光束携带了一定的轨道角动量分布，其中心点位相具有奇异性。此光束在高数值孔径透镜聚焦下能产生特殊的场分布，在微结构操控和量子通信等领域有广泛应用。采用单面曝光技术将光纤刻写成螺旋型光栅，从而在光纤中激发出润旋光束。另外随着光纤通信和光纤传感技术的快速发展，人们对全光纤型光波调制器件的功能及性能提出了更高要求，手征光纤光栅因其具有圆偏振选择特性而备受关注，采用单面曝光技术将光纤刻写成长周期螺旋型光栅，从而实现对光束的偏振控制。目前国内外报道的螺旋型光栅大多数是采用应力扭曲的方法，生成的螺旋光栅周期大都在10_4量级，属于长周期螺旋光栅，短周期的布拉格螺旋光栅难以实现。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题为:为了克服
技术介绍
中所述缺陷，本技术提供一种螺旋光纤光栅的刻写装置，其实现方法简单，成本较低。本技术是利用掩模板，采用单面曝光技术在光栅横截面上产生非对称的横向折射率调制，单面曝光技术在光栅的写入过程中，纤芯区折射率随刻写深度的变化呈递减的指数函数形式，采用此技术可以制作短周期的布拉格螺旋型光栅。除此之外，也可以换用振幅型掩模板刻写长周期螺旋型光纤光栅。本技术解决上述技术问题采用的技术方案为:一种螺旋光纤光栅的刻写装置，其结构由紫外光源、准直聚焦透镜、掩模板、旋转电机和前进电机组成，紫外光源产生的紫外光，经过准直聚焦透镜后照射到掩模板上。当采用相位掩模板刻写短周期布拉格螺旋光栅时，透射光通过相位掩模板后能够产生±1级衍射，衍射光形成的干涉光对被刻写的光纤进行曝光。当采用振幅型掩模板刻写长周期螺旋光栅时，掩模板上透光部分直接在光纤上进行曝光。刻写采用的是单面曝光技术，刻写具有一定的深度，刻写的过程中旋转电机带动光纤旋转，旋转电机能够向两个方向旋转，前进电机带动光纤向前移动，调节两个电机的周期，使光纤在前进一个刻写周期Λ的同时，光纤旋转一周，这样就能够将光纤刻写成具有一定深度的螺旋型，用V表示前进电机带动光纤前进的速率，ω表示旋转电机旋转带动光纤旋转的角速度大小，Λ表示所要刻写的光栅的周期，它们之间的关系是:V =wΛ/2π。进一步的，所述的紫外光源为氩离子激光器或准分子激光器。进一步的，掩模板是刻写布拉格光纤光栅的相位掩模板，或者是刻写长周期的振幅型掩模板。进一步的，前进电机带动被刻写的光纤沿轴向向前移动，旋转电机能够带动被刻写的光纤绕轴向旋转。本技术的原理在于:一种螺旋光纤光栅的刻写装置，包括:紫外光源、准直聚焦透镜、掩模板、电机控制系统组成，其中电机控制系统主要由旋转电机跟前进电机组成。常用的紫外光源有氩离子激光器、准分子激光器等。所用的相位掩模板当紫外光透过后，能够产生±1级衍射，衍射光形成的干涉条纹对被刻写的光纤进行曝光，使纤芯折射率产生周期性变化写入光栅。当光束通过刻写长周期螺旋光栅所用的振幅型掩模板时，透光部分对应的光纤会曝光，从而在纤芯中形成永久性的折射率调制，不透光部分对应的光纤不变化。电机控制系统主要有两个电机组成:前进电机、旋转电机。旋转电机带动光纤绕轴向旋转，其可以实现两个方向的旋转，前进电机带动光纤沿轴向向前移动，精确控制两个电机的转动速率，使光纤在旋转一周的同时，沿轴向前进一个光栅周期。所用的刻写光纤选用常用的光纤，如单模光纤、多模光纤，也可以是多层光纤等特殊光纤。紫外光照射到上面后能形成折射率调制。本技术与现有技术相比的优点在于:本技术利用掩模板，采用单面曝光刻写的方法，既可以刻写长周期螺旋光纤光栅，也可以刻写短周期的布拉格螺旋光纤光栅，可以直接利用目前所用的掩模板刻写技术，其结构简单，原理清晰，造价较低，容易实现；周期可以精确控制，稳定性高。【专利附图】【附图说明】图1为本技术刻写系统装置示意图；其中，101为紫外光源，102为准直聚焦透镜，103为掩模板，104为光纤，105为旋转电机，106为前进电机；图2为采用单面曝光技术将光纤纤芯刻写成具有一定折射率调制深度的螺旋型光栅示意图，其中深色区域107为折射率调制深度，108为光纤包层，109为光纤纤芯；图3为单面曝光光纤横截面的非对称折射率分布示意图。【具体实施方式】下面结合附图详细描述本技术【具体实施方式】，以刻写布拉格螺旋光纤光栅为例。如图1所示:刻写装置由紫外光源101、准直聚焦透镜102、掩模板103、旋转电机105、前进电机106组成。紫外光源101产生的紫外光，经过准直聚焦透镜102后照射到掩模板103上，当采用相位掩模板刻写短周期布拉格螺旋光栅时，透射光通过相位掩模板后能够产生±1级衍射，衍射光形成的干涉光对被刻写的光纤104进行曝光。当采用振幅型掩模板刻写长周期螺旋光栅时，掩模板上透光部分直接在光纤104上进行曝光。刻写采用的是单面曝光技术，刻写具有一定的深度如图3所不,在光纤横截面上109为光纤纤芯，107为在纤芯中刻写的深度。刻写的过程中旋转电机105带动光纤旋转，它可以向两个方向旋转，前进电机106带动光纤向前移动，精确调节两个电机的周期，使光纤在前进一个刻写周期Λ的同时，光纤旋转一周，这样就可以将光纤刻写成具有一定深度的螺旋型(如图2所示)。用V表示前进电机带动光纤前进的速率，ω表示旋转电机旋转带动光纤旋转的角速度大小，Λ表示所要刻写的光栅的周期，它们之间的关系是:【权利要求】1.一种螺旋光纤光栅的刻写装置，其特征在于:其结构由紫外光源(101)、准直聚焦透镜(102)、掩模板(103)、旋转电机(105)和前进电机(106)组成，紫外光源(101)产生的紫外光，经过准直聚焦透镜(102)后照射到掩模板(103)上；当采用相位掩模板刻写短周期布拉格螺旋光栅时，透射光通过相位掩模板后能够产生±1级衍射，衍射光形成的干涉光对被刻写的光纤(104)进行曝光；当采用振幅型掩模板刻写长周期螺旋光栅时，掩模板上透光部分直接在光纤(104)上进行曝光；刻写采用的是单面曝光技术，刻写具有一定的深度(107)，刻写的过程中旋转电机(105)带动光纤旋转，旋转电机(105)能够向两个方向旋转，前进电机(106)带动光纤向前移动，调节两个电机的周期，使光纤在前进一个刻写周期Λ的同时，光纤旋转一周，这样就能够将光纤刻写成具有一定深度的螺旋型，用V表示前进电机带动光纤前进的速率，ω表示旋转电机旋转带动光纤旋转的角速度大小，Λ表示所要刻写的光栅的周期，它们之间的关系是: 2.根据权利要求1所述的一种螺旋光纤光栅的刻写装置，其特征在于:所述的紫外光源(101)为氩离子激光器或准分子激光器。3.根据权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓强，王安廷，林中晰，许立新，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：实用新型
国别省市：