激光与红外　增刊　2006　　　　　　　　　　　　　李　尧　赵　鸿　朱　辰等　光纤光栅技术综述

可用光源

物理机制

优　点

1.可以在普通标准光纤上刻写光栅,而无

需提高锗的掺杂浓度;

2.由于光源波长短,因此在点点写入法中就可以提供高空间分辨率。

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缺　点

ArF准分子激光器(193nm)

激光能量要低于248nm

的KrF准分子激光器。

F2激光器的真空紫外光(157nm)

直接激发掺锗石英光纤的传导带折射率增长速度很快,折射率增长速率高于193nm辐射的情况。

1.在标准SMF28光纤中得到的最大折射率调制量并不高(10-4);

2.存在深紫外光通过空气、掩模板到达光纤包层的传输问题。

自由空间CO2激光器(1060nm)

对光纤直接曝光并辅以计算机平台控制,可制作周期不同的长周期光纤光栅。无需紫外光源,光纤也不用载氢处理,具有良好的应用前景。

1.

在光纤中仅几个脉冲就能产生非常高的折射率调制量;

2.光栅,;

3.消失,问题,适于制作长周期光纤光栅

钛宝石激光器的800nm飞秒脉冲多光子吸收

高强度的264nm紫外飞秒脉冲

GODC240nm,而不会造成光纤损伤。

　　入法两大类。一只光纤光栅,意义重大,但用这种方法制作的光栅的谐振波长受限,目前已很少使用。目前常用的制作方法是外部写入法,主要包括全息干涉法、相位掩模法和点点写入法等等

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CCD和监视器。

4.3　光纤成栅光源的选择

制作光纤光栅,选择合适的成栅光源十分重要。表2列出了各种成栅光源的特点。由于大部分成栅方法均利用了激光束的空间干涉,所以对光源的空间相干性要求很高。目前广泛使用的成栅光源是窄

线宽准分子激光器,波长位于紫外波段(193nm和248nm),由于具有较高的单脉冲能量,可在光敏性

。表1对各种光栅制作方法

进行了比较,图1为三种典型制作方法的示意图。

较弱的光纤上刻写出光栅并实现在线制作。近年来研究的一个新领域是用飞秒脉冲激光器作为成栅光源,利用该光源并结合全息干涉法、相位掩模法及点点写入法可以制作高质量的光纤光栅,且光栅温度

图2　紫外曝光相位掩模法写制系统组成

耐受性好,适合用作高功率光纤激光器的腔镜,但由于技术发展尚未成熟,其工艺还需进一步探索。5　结　论

　　对各种光栅制作方法分析比较后可知,目前常用的紫外曝光相位掩模法用来在双包层光纤上刻写高反射率的光纤光栅是一种可行方案。光纤光栅刻写工艺装置主要由三部分组成:激光器、曝光装置及成栅监控系统,图2为系统装置示意图,激光器可选用KrF或ArF准分子激光器,主要指标有激光器输出光斑大小、脉冲能量、相干长度、光斑质量、重复频

率等;曝光装置由相位掩模板、光学精密平台(由步进电机控制的可移动平台)及各种反射镜和透射镜组成;成栅监控装置包括宽带光源、光谱分析仪、

目前国内在大模纤芯双包层光纤上刻写高反射率光栅的技术还不太成熟。要制作应用于全光纤化高功率光纤激光器的光纤布喇格光栅,紫外曝光相位掩模法是相对可行的技术方案。关键问题在于光敏双包层光纤的获得,载氢方法虽然可行,但要实现光纤光栅的高稳定性,许多工艺还需要进一步摸索。飞秒激光写入光栅法与紫外曝光法相比有许多优点,因此在光纤激光器的腔镜应用上有一定的发展