SICK光柵制作方法

【資料簡介】

SICK光柵的光致折射率變化的光敏性主要表現在244nm紫外光的錯吸收峰附近，因此除駐波法用488nm可見光外，成柵光源都是紫外光。大部分成柵方法是利用激光束的空間干涉條紋，所以成柵光源的空間相干性特別重要。主要的成柵光源有準分子激光器、窄線寬準分子激光器、倍頻Ar 離子激光器、倍頻染料激光器、倍頻OPO激光器等，根據實驗結果，窄線寬準分子激光器是目前用來制作光纖光柵zui為適宜的光源。它可同時提供193nm和 244nm兩種有效的寫入波長并有很高的單脈沖能量，可在光敏性較弱的光纖上寫人光柵并實現光纖光柵在線制作。
SICK光柵制作方法中的駐波法及光纖表面損傷刻蝕法，成柵條件苛刻，成品率低，使用受到限制。主要的成柵有下列幾種。
1）短周期光纖光柵的制作
a）內部寫入法 內部寫入法又稱駐波法。將波長488nm的基模氛離子激光從一個端面耦合到鍺摻雜光纖中，經過光纖另一端面反射鏡的反射，使光纖中的入射和反射激光相干涉形成駐波。由于纖芯材料具有光敏性，其折射率發生相應的周期變化，于是形成了與干涉周期一樣的立體折射率光柵，它起到了Bragg反射器的作用。已測得其反射率可達90%以上，反射帶寬小于200MHZ。此方法是早期使用的，由于實驗要求在特制鍺摻雜光纖中進行，要求鍺含量很高，芯徑很小，并且上述方法只能夠制作布拉格波長與寫入波長相同的光纖光柵，因此，這種光柵幾乎無法獲得任何有價值的應用，很少被采用。用準分子激光干涉的方法，Meltz等人制作了橫向側面曝光的光纖光柵。用兩束相干紫外光束在接錯光纖的側面相干，形成干涉圖，利用光纖材料的光敏性形成光纖光柵。柵距周期由 ∧=λuv/（2sinθ）給出。可見，通過改變人射光波長或兩相干光束之間的夾角，可以改變光柵常數，獲得適宜的光纖光柵。但是要得到高反射率的光柵，則對所用光源及周圍環境有較高的要求。這種光柵制造方法采用多脈沖曝光技術，光柵性質可以控制，但是容易受機械震動或溫度漂移的影響，并且不易制作具有復雜截面的光纖光柵，這種方法使用不多。
SICK光柵所謂光纖中的光折變是指激光通過光敏光纖時，光纖的折射率將隨光強的空間分布發生相應的變化，如這種折射率變化呈現周期性分布，并被保存下來，就成為光纖光柵。 光纖中的折射率改變量與許多參數有關，如照射波長、光纖類型、摻雜水平等。如果不進行其它處理，直接用紫外光照射光纖，折射率增加僅為（10的負4次方）數量級便已經飽和，為了滿足高速通信的需要，提高光纖光敏性日益重要，光纖增敏方法主要有以下幾種：
1）摻入光敏性雜質，如：鍺、錫、硼等。
2）多種摻雜（主要是B/Ge共接）。
3）高壓低溫氫氣擴散處理。
4）劇火。