CN103616741A - 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 - Google Patents
一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103616741A CN103616741A CN201310668896.6A CN201310668896A CN103616741A CN 103616741 A CN103616741 A CN 103616741A CN 201310668896 A CN201310668896 A CN 201310668896A CN 103616741 A CN103616741 A CN 103616741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- bragg grating
- optical fiber
- laser
- infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于飞秒激光器发出高能量的飞秒激光，经过准直透镜准直，并由小孔光阑调整激光光斑大小，经过1/2波片和格兰棱镜调节激光脉冲能量，后经反射镜入射到平凸柱透镜上，再经过布拉格相位掩模板产生
级衍射光，+1级和-1级衍射光在重叠区域产生干涉条纹，光纤架设在精密位移平台上，光纤一端连接宽带光源，另一端连接光谱测量仪，本发明实现了一种制备中红外光纤光栅的方法，光学***简单，除了具有传统UV准分子激光写光栅的优点外，此种方法对光纤的光敏性没有要求，制备的光纤光栅具有优异的温度稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤光栅制备技术，尤其是一种基于相位掩模法和飞秒激光的中红外布拉格光纤光栅制备装置。
背景技术
中红外光纤激光器可广泛应用于医学，传感，国防等领域。但受限于中红外光纤光栅，目前的中红外光纤激光器大多都使用了许多诸如光学透镜，反色镜等自由空间光学器件（bulk optics），无法实现全光纤化，这大大限制了中红外光纤激光器的应用范围。因此，制备高质量中红外光纤光栅具有重要价值。
高能量飞秒激光凭借超高峰值功率及超快作用时间，作用于材料时，通过多光子电离引起稠化作用，导致绝缘材料在光***后的局部融化和快速淬火，改变材料的折射率。因此高能量飞秒激光可作用于玻璃光纤，对玻璃光纤纤芯的折射率进行周期性调制，实现光栅效应。
我们提出一种基于飞秒激光及相位掩膜法制备中红外光纤光栅的方法和装置，刻写出的中红外光纤布拉格光栅可应用于中红外全光纤激光器的研制，也可用于中红外光纤光栅传感器的研制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于相位掩模法和飞秒激光的中红外布拉格光纤光栅制备装置。
本发明可以通过以下技术方案实现。
一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于由飞秒激光器1、准直透镜2、小孔光阑3、1/2波片4、格兰棱镜5、反射镜6、平凸柱透镜7、布拉格相位掩模板8、光纤9、精密位移平台10、宽带光源11、光谱测量仪12组成，飞秒激光器1发出高能量的飞秒激光，经过准直透镜2准直，并由小孔光阑3调整激光光斑大小，经过1/2波片4和格兰棱镜5调节激光脉冲能量，后经反射镜6入射到平凸柱透镜7上，再经过布拉格相位掩模板8产生 
级衍射光，+1级和-1级衍射光在重叠区域产生干涉条纹，光纤9架设在精密位移平台10上，通过精密位移平台调整光纤位置，使上述+1级和-1级衍射光发生干涉的重叠区域在光纤纤芯上，从而干涉条纹能够诱导光纤纤芯折射率发生周期性的变化，形成光纤布拉格光纤光栅，在线制备过程中光纤一端连接宽带光源11，另一端连接光谱测量仪12，通过透射光谱观察光栅反射率的实时增长情况。
本发明所述的飞秒激光器1为掺钛蓝宝石飞秒激光再生放大器，工作波长是800nm，重复频率是 1KHz，最大脉冲能量为2.2mJ；
本发明所述的写制出的布拉格光纤光栅反射谱中心波长位于2-5μm的中红外波段，由布拉格相位掩模板的周期决定，具体如下：λB=2neffΛG；ΛG=ΛPM/2；其中，λB为布拉格光纤光栅反射谱中心波长，neff是光纤纤芯有效折射率，ΛG为布拉格光纤光栅折射率调制周期，ΛPM为相位掩模板周期。
本发明所述的光纤9可以是石英光纤（Silicon Fiber），或是氟化物光纤（Fluoride Fiber），或是锗化物（Germanate Fiber），或是硫化物光纤（Chalcogenide Fiber）。
本发明所述的光纤9可以是无源光纤，也可以是纤芯掺杂了稀土离子的有源光纤。
本发明所述的光纤9可以是单包层光纤，也可以是双包层光纤。
本发明所述的宽带光源11可以是基于自发辐射放大（ASE）的宽带光源，也可以是基于超连续（Supercontinuum Generation）效应的宽带光源，宽带光源覆盖了所写制的光纤布拉格光栅的中心波长。
本发明具有结构简单，易于操作等优点，制备的中红外布拉格光纤光栅温度稳定性好、不易被擦除，可应用于中红外全光纤激光器，中红外光纤光栅传感器的研制。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中标记：飞秒激光器1，准直透镜2，小孔光阑3，1/2波片4，格兰棱镜5，反射镜6，平凸柱透镜7，布拉格相位掩模板8，光纤9, 精密位移平台10，宽带光源11，光谱测量仪12。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示，一种中红外布拉格光纤光栅（FBG）制备装置，包括飞秒激光器1，准直透镜2，小孔光阑3，1/2波片4，格兰棱镜5，反射镜6，平凸柱透镜7，布拉格相位掩模板8，光纤9,精密位移平台10，宽带光源11，光谱测量仪12，其特征在于飞秒激光器1发出高能量的飞秒激光，经过准直透镜2准直，并由小孔光阑3调整激光光斑大小，经过1/2波片4和格兰棱镜5调节激光脉冲能量，后经反射镜6入射到平凸柱透镜7上，再经过布拉格相位掩模板8产生
级衍射光，+1级和-1级衍射光在重叠区域产生干涉条纹，光纤9架设在精密位移平台10上，通过精密位移平台调整光纤位置，使上述+1级和-1级衍射光发生干涉的重叠区域在光纤纤芯上，从而干涉条纹能够诱导光纤纤芯折射率发生周期性的变化，形成光纤布拉格光纤光栅。在线制备过程中光纤一端连接宽带光源11，另一端连接光谱测量仪12，通过透射光谱观察光栅反射率的实时增长情况。
所述的飞秒激光器1为掺钛蓝宝石飞秒激光再生放大器，工作波长是800nm，重复频率是 1KHz，最大脉冲能量为2.2mJ；
所述的写制出的布拉格光纤光栅反射谱中心波长位于2-5μm的中红外波段，由布拉格相位掩模板的周期决定。具体如下：λB=2neffΛG；ΛG=ΛPM/2；其中，λB为布拉格光纤光栅反射谱中心波长，neff是光纤纤芯有效折射率，ΛG为布拉格光纤光栅折射率调制周期，ΛPM为相位掩模板周期；
所述的光纤9可以是石英光纤（Silicon Fiber），或是氟化物光纤（Fluoride Fiber），或是锗化物（Germanate Fiber），或是硫化物光纤（Chalcogenide Fiber）；可以是无源光纤，也可以是纤芯掺杂了稀土离子的有源光纤；可以是单包层光纤，也可以是双包层光纤；
所述的宽带光源11可以是基于自发辐射放大（ASE）的宽带光源，也可以是基于超连续（Supercontinuum Generation）效应的宽带光源。宽带光源覆盖了所写制的光纤布拉格光栅的中心波长。
Claims (8)
1.一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，包括飞秒激光器，准直透镜，小孔光阑，1/2波片，格兰棱镜，反射镜，平凸柱透镜，布拉格相位掩模板，光纤，精密位移平台，宽带光源，光谱测量仪，其特征在于飞秒激光器发出高能量的飞秒激光，经过准直透镜准直，并由小孔光阑调整激光光斑大小，经过1/2波片和格兰棱镜调节激光脉冲能量，后经反射镜入射到平凸柱透镜上，再经过布拉格相位掩模板产生 级衍射光，+1级和-1级衍射光在重叠区域产生干涉条纹，光纤架设在精密位移平台上，通过精密位移平台调整光纤位置，使上述+1级和-1级衍射光发生干涉的重叠区域在光纤纤芯上，干涉条纹诱导光纤纤芯折射率发生周期性的变化，形成光纤布拉格光纤光栅，在线制备过程中光纤一端连接宽带光源，另一端连接光谱测量仪，通过透射光谱观察光栅反射率的实时增长情况。
2.根据权利要求1所述的一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于飞秒激光器1为掺钛蓝宝石飞秒激光再生放大器，工作波长是800nm，重复频率是 1KHz，最大脉冲能量为2.2mJ。
3.根据权利要求1所述的一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于写制出的布拉格光纤光栅反射谱中心波长位于2-5μm的中红外波段。
4.根据权利要求1所述的一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于写制出的布拉格光纤光栅反射谱中心波长由布拉格相位掩模板的周期决定：λB=2neffΛG；ΛG=ΛPM/2；其中，λB为布拉格光纤光栅反射谱中心波长，neff是光纤纤芯有效折射率，ΛG为布拉格光纤光栅折射率调制周期，ΛPM为相位掩模板周期。
5.根据权利要求1所述的一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于光纤为石英光纤（Silicon Fiber）或是氟化物光纤（Fluoride Fiber）或是锗化物（Germanate Fiber）或是硫化物光纤（Chalcogenide Fiber）。
6.根据权利要求1所述的一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于光纤是无源光纤或纤芯掺杂了稀土离子的有源光纤。
7.根据权利要求1所述一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于光纤为单包层光纤或双包层光纤。
8.根据权利要求1所述的一种中红外布拉格光纤光栅制备装置，其特征在于宽带光源是基于自发辐射放大（ASE）的宽带光源或是基于超连续（Supercontinuum Generation）效应的宽带光源，宽带光源覆盖了所写制的光纤布拉格光栅的中心波长。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310668896.6A CN103616741A (zh) | 2013-12-07 | 2013-12-07 | 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310668896.6A CN103616741A (zh) | 2013-12-07 | 2013-12-07 | 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103616741A true CN103616741A (zh) | 2014-03-05 |
Family
ID=50167445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310668896.6A Pending CN103616741A (zh) | 2013-12-07 | 2013-12-07 | 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103616741A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105137532A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-09 | 西北工业大学 | 一种同时制备多根耐高温光纤光栅的方法及装置 |
| CN107765361A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-03-06 | 深圳大学 | 相移光纤布拉格光栅制备方法、装置和相移光纤布拉格光栅 |
| CN109655962A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-04-19 | 武汉理工大学 | 飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法 |
| CN110646878A (zh) * | 2019-01-08 | 2020-01-03 | 北京信息科技大学 | 一种相移布拉格光纤光栅的快速制备方法 |
| CN111256739A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-09 | 华中科技大学 | 一种基于全纤芯mzi与fbg结合的光纤传感器其及制作方法 |
| CN112964181A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-15 | 中南大学 | 一种光纤布拉格光栅位置检测装置及其测量方法 |
| CN113029333A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-25 | 中南大学 | 一种激光功率检测装置及其测量方法 |
| CN113671621A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-19 | 南京邮电大学 | 一种线性可移动光纤光栅连续刻写***和方法 |
| CN115343796A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-15 | 常州莱特康光电科技有限公司 | 光纤光栅切趾装置及光纤光栅切趾方法 |
| CN116088090A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-05-09 | 北京工业大学 | 基于掩模法刻写2微米大模场光纤光栅的***及工作方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060219676A1 (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | National Research Council Of Canada | Fabrication of long range periodic nanostructures in transparent or semitransparent dielectrics |
| CN101726791A (zh) * | 2008-10-22 | 2010-06-09 | 中国科学院半导体研究所 | 一种制作波长可调的光纤光栅的方法 |
| CN102073095A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-05-25 | 华中科技大学 | 一种窄线宽光纤布拉格光栅的制作方法 |
| CN102162874A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-08-24 | 吉林大学 | 一种微孔阵列型光纤光栅的制备方法 |
| CN203573000U (zh) * | 2013-12-07 | 2014-04-30 | 山东海富光子科技股份有限公司 | 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 |
-
2013
- 2013-12-07 CN CN201310668896.6A patent/CN103616741A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060219676A1 (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | National Research Council Of Canada | Fabrication of long range periodic nanostructures in transparent or semitransparent dielectrics |
| CN101726791A (zh) * | 2008-10-22 | 2010-06-09 | 中国科学院半导体研究所 | 一种制作波长可调的光纤光栅的方法 |
| CN102073095A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-05-25 | 华中科技大学 | 一种窄线宽光纤布拉格光栅的制作方法 |
| CN102162874A (zh) * | 2011-05-23 | 2011-08-24 | 吉林大学 | 一种微孔阵列型光纤光栅的制备方法 |
| CN203573000U (zh) * | 2013-12-07 | 2014-04-30 | 山东海富光子科技股份有限公司 | 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 朱学华，潘玉寨，付佃力: "飞秒激光微加工制作双包层光纤光栅及其在光纤激光中的应用", 《量子光学学报》 * |
| 江超，王东宁: "飞秒激光脉冲刻写光纤布拉格光栅的研究进展", 《激光与光电子学进展》 * |
| 王月珠; 王巍; 张云军; 宋成伟; 姚宝权; 鞠有伦: "近红外飞秒脉冲激光制作光纤光栅的研究", 《中国激光》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105137532A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-09 | 西北工业大学 | 一种同时制备多根耐高温光纤光栅的方法及装置 |
| CN107765361A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-03-06 | 深圳大学 | 相移光纤布拉格光栅制备方法、装置和相移光纤布拉格光栅 |
| CN107765361B (zh) * | 2017-11-17 | 2023-09-22 | 深圳大学 | 相移光纤布拉格光栅制备方法、装置和相移光纤布拉格光栅 |
| CN110646878A (zh) * | 2019-01-08 | 2020-01-03 | 北京信息科技大学 | 一种相移布拉格光纤光栅的快速制备方法 |
| CN109655962A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-04-19 | 武汉理工大学 | 飞秒激光在线刻写光栅阵列及准分布式多参量测量的方法 |
| CN111256739A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-09 | 华中科技大学 | 一种基于全纤芯mzi与fbg结合的光纤传感器其及制作方法 |
| CN112964181A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-15 | 中南大学 | 一种光纤布拉格光栅位置检测装置及其测量方法 |
| CN113029333A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-25 | 中南大学 | 一种激光功率检测装置及其测量方法 |
| CN113671621A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-19 | 南京邮电大学 | 一种线性可移动光纤光栅连续刻写***和方法 |
| CN115343796A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-15 | 常州莱特康光电科技有限公司 | 光纤光栅切趾装置及光纤光栅切趾方法 |
| CN115343796B (zh) * | 2022-08-16 | 2024-03-22 | 常州莱特康光电科技有限公司 | 光纤光栅切趾装置及光纤光栅切趾方法 |
| CN116088090A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-05-09 | 北京工业大学 | 基于掩模法刻写2微米大模场光纤光栅的***及工作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103616741A (zh) | 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 | |
| CN203573000U (zh) | 一种中红外布拉格光纤光栅制备装置 | |
| Guo et al. | On-line writing identical and weak fiber Bragg grating arrays | |
| Przhiialkovskii et al. | High-precision point-by-point fiber Bragg grating inscription | |
| CN201654269U (zh) | 任意啁啾光纤光栅的刻制装置 | |
| Zheng et al. | Analysis of the spectrum distortions of weak fiber Bragg gratings fabricated in-line on a draw tower by the phase mask technique | |
| Thomas et al. | Mode selective fiber Bragg gratings | |
| Saliminia et al. | Fiber Bragg grating inscription based on optical filamentation of UV femtosecond laser pulses | |
| Egorova et al. | Single-frequency fibre laser with a cavity formed by Bragg gratings written in the core of an active composite fibre using KrF laser radiation (248 nm) | |
| Mihailov | Femtosecond laser-induced Bragg gratings in silica-based fibers for harsh environment sensing | |
| Guo et al. | Preparation of photosensitive fibers for weak fiber Bragg grating arrays | |
| CN105137532A (zh) | 一种同时制备多根耐高温光纤光栅的方法及装置 | |
| Fiebrandt et al. | Growth characterization of fiber Bragg gratings inscribed in different rare-earth-doped fibers by UV and VIS femtosecond laser pulses | |
| He et al. | Inscription and improvement of novel fiber Bragg gratings by 800 nm femtosecond laser through a phase mask | |
| Gu et al. | Study on Key Technologies of High Power Fiber Bragg Grating Laser | |
| Yan et al. | 45°-tilted fiber gratings and their application in ultrafast fiber lasers | |
| US20240012195A1 (en) | Low scattering loss high temperature stable fiber bragg grating sensor based on micropore formation and method for producing same | |
| Ostendorf et al. | Tutorial: Laser in material nanoprocessing | |
| He et al. | Polarization-dependent phase-shifted fiber Bragg gratings inscribed by femtosecond laser overexposure | |
| Violakis et al. | Strong fiber Bragg gratings in Bi-Al co-doped H 2-loaded optical fibers using CW-Ar+ laser | |
| Mayer et al. | Fiber Bragg grating writing by interferometric or phase-mask methods using high-power excimer lasers | |
| He et al. | Phase-shifted gratings and negative-index gratings fabricated by 800 nm femtosecond laser overexposure | |
| He et al. | Ultrafast-laser-induced negative-index fiber Bragg gratings with enhanced thermal stability | |
| Carrier et al. | Fiber Bragg grating operating in the visible range written with 400 nm femtosecond pulses and a phase-mask | |
| Bernier et al. | Mid-infrared Bragg grating in chalcogenide fiber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140305 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |