专利名称：一种基于平行六面体棱镜的光纤光栅制作装置及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤光栅制作技术领域，尤其是涉及一种相位掩模板结合平行六面体棱镜的光纤光栅制作装置及应用。
背景技术：
光纤光栅在通信、传感等领域得到了广泛地应用，光纤光栅的制作已经形成工业化生产规模，光纤光栅制作技术直接决定了光纤光栅生产的质量和效率。光纤光栅的制作方法有许多种，例如干涉法、相位掩模板法、逐点写入法等，但最常用、最成熟的方法是相位掩模板法。相位掩模板法的优点是稳定、可靠、重复性好，这种方法对光源的相干性要求不高，光学系统比较简单，易于操控，适合光纤光栅的工业化生产，其缺点是一块相位掩模板只能写一种中心波长的光栅，而且相位掩模板的价格比较昂贵。相位掩模板是一种特殊设计和制作的衍射光栅，它能使所产生的衍射光能量绝大部分集中在士 1级两束衍射光上，而其它级衍射光的能量很小，尤其是0级衍射光的能量得到很好地抑制。两束士 1级衍射光在重叠区可形成干涉，产生空间周期性光强分布。在光纤光栅制作中，写光栅的紫外光经柱透镜聚焦在光敏光纤上，在紫外光到达光敏光纤之前， 经过相位掩模板，在光敏光纤上沿光纤轴线形成周期性的光强分布，从而在光敏光纤中写入光栅。由于相位掩模板两束士 1级衍射光的重叠区域在贴近相位掩模板的一个比较小的三角区域，加上写光栅所使用的紫外光一般是由准分子激光器发出的，而准分子激光器紫外光的相干长度都比较短，所以要写出高质量的光纤光栅，相位掩模板和光敏光纤必须靠得很近。这样就产生了问题光敏光纤容易对相位掩模板产生污染，同时相位掩模板也可能对剥去涂覆层的光敏光纤造成损伤；因为紫外光聚焦在光敏光纤上，相位掩模板离光敏光纤近，也就意味着离紫外光焦线近，这样作用在相位掩模板上的紫外光强非常强，稍有污染，相位掩模板就非常容易被紫外光损坏。即便没有污染，相位掩模板在强紫外光的照射下，质量会下降，使用寿命也会缩短。解决这一问题，对于提高光纤光栅的制作质量，降低制作成本是非常有意义的。光敏光纤远离相位掩模板有一种方法，叫做Talbot干涉法，这种方法使用相位掩膜板，但不用两束士 1级衍射光贴近相位掩膜板的重叠区域，而是用两块反射镜分别将士 1 级衍射光反射后再重叠写光栅，这样相位掩膜板就可以离光敏光纤和紫外光焦线比较远。 Talbot干涉法虽然使用相位掩膜板，但实质上是分光干涉法，相位掩膜板只是起到一个分光的作用。这样Talbot干涉法就存在干涉法的缺点1.对光源的相干性要求比较高；2. 对光路要进行精确控制调整；3.对隔振要求比较高。这些要求使得Talbot干涉法在实际应用中非常困难，因此在光纤光栅制作中很少用到此方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于平行六面体棱镜的光纤光栅制作装置及应用，在制作光纤光栅时，使相位掩模板远离光敏光纤和紫外光焦线，从而起到保护相位掩模板和光敏光纤的作用。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的基于平行六面体棱镜的光纤光栅制作装置，是一种相位掩模板远离光敏光纤和紫外光焦线的光纤光栅制作装置，该装置主要由平行紫外光、聚焦柱透镜、相位掩模板、平行六面体棱镜和光敏光纤组成，它们依次排列在紫外光路上。所述平行六面体棱镜可以由折射率为 的熔融石英制成。所述平行六面体棱镜，有垂直于光路的两个面，分别是靠近相位掩模板的面和靠近光敏光纤的面；有平行于光路的四个面，其中垂直于光敏光纤的两个面，分别是对+1级衍射光全反射的面和对一1级衍射光全反射的面。所述平行六面体棱镜中，垂直光路的两个面和垂直光敏光纤的两个面需要光学表面。所述平行六面体棱镜垂直于光路的两个面中，平行于光敏光纤的边长^需满足
权利要求
1.一种基于平行六面体棱镜的光纤光栅制作装置，其特征是相位掩模板远离光敏光纤和紫外光焦线的光纤光栅制作装置，该装置主要由平行紫外光、聚焦柱透镜、相位掩模板、 平行六面体棱镜和光敏光纤组成，它们依次排列在紫外光路上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述平行六面体棱镜由折射率为 的熔融石英制成。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述平行六面体棱镜，有垂直于光路的两个面，分别是靠近相位掩模板的面和靠近光敏光纤的面；有平行于光路的四个面，其中垂直于光敏光纤的两个面，分别是对+1级衍射光全反射的面和对一 1级衍射光全反射的面。
4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征是所述平行六面体棱镜中，垂直光路的两个面和垂直光敏光纤的两个面需要光学表面。
5.根据权利要求1或3所述的装置，其特征是所述平行六面体棱镜垂直于光路的两个面中，平行于光敏光纤的边长 需满足
6.根据权利要求1或3所述的装置，其特征是所述平行六面体棱镜平行于光路的四个面，其平行于光路的长度 需满足
7.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述相位掩模板离光敏光纤的最佳距离i为
8.权利要求1至8中任一权利要求所述装置的应用，其特征是该装置使用相位掩模板结合平行六面体棱镜制作光纤光栅。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征是使用相位掩模板结合平行六面体棱镜制作光纤光栅时，其方法是利用紫外光在平行六面体棱镜中的全反射，将相位掩膜板形成的士 1 级两束衍射光引导到远离相位掩膜板的地方重新重叠，从而在光敏光纤中写入光栅。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征是所述方法是平行紫外光经柱透镜聚焦到光敏光纤上，在紫外光汇聚到光敏光纤之前，经相位掩模板形成士 1级衍射的两束光，两束衍射光从平行六面体棱镜垂直于光路的一个面入射进平行六面体棱镜，两束衍射光的入射角相对于平行六面体棱镜在光路方向上的中轴线对称，两束衍射光分别在平行六面体棱镜平行于光路的两个相对面上全反射，两反射光从平行六面体棱镜垂直于光路的另一个面射出，在光敏光纤处重叠并且聚焦，从而在光敏光纤中写入光栅。
全文摘要
本发明提供了一种基于平行六面体棱镜的光纤光栅制作装置，该装置主要由平行紫外光、聚焦柱透镜、相位掩模板、平行六面体棱镜和光敏光纤组成，它们依次排列在紫外光路上。该装置应用于光纤光栅制作时，通过平行六面体棱镜使相位掩模板远离光敏光纤和紫外光焦线。本发明使相位掩膜板远离光敏光纤，避免了光敏光纤对相位掩模板的污染，同时也避免了相位掩模板可能对光纤造成的损伤；使相位掩模板远离紫外光焦线，大大减轻了紫外光对相位掩膜板的损坏，延长了相位掩膜板的使用寿命，提高了光纤光栅的制作质量；具有相位掩模板光纤光栅制作方法的所有优点；还具有装置结构简单，增加成本少，容易实现等优点。
文档编号G02B5/04GK102540323SQ20121001719
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者何伟 申请人:武汉理工大学