线性啁啾相位掩膜板的设计以及啁啾光栅制作效率的提高

发布时间：2020-06-01 18:28

【摘要】：目前,光纤光栅一般是通过相位掩膜法进行制作的,在这过程中需要用到相位掩膜板,但是相位掩膜板的制作技术只是被少数几家公司所掌握着,导致相位掩膜板的市面价格比较昂贵,造成光纤光栅的生产成本增加,而且在边沿谱啁啾光栅的制作过程中,需要用到比较特殊的相位掩膜板,即线性啁啾相位掩膜板,这种相位掩膜板需要经过特殊的设计。在设计边沿谱啁啾光纤光栅时,可以用CEO算法进行设计,该算法的优点是灵活,精度高,缺点是制作效率比较低。为了降低边沿谱啁啾光纤光栅的生产成本,设计出适合于制作边沿谱啁啾光纤光栅的线性啁啾相位掩膜板,以及提高边沿谱啁啾光纤光栅的制作效率,本文提出了一种线性啁啾相位掩膜板的设计方法,并采用一种二次曝光的方法来制作边沿谱啁啾光纤光栅。本文所做的具体工作如下:1)提出了一种适用于制作宽带边沿谱啁啾光栅的线性啁啾相位掩膜板的设计方法,首先,为了满足一定的带宽要求,先要确定好线性啁啾相位掩膜板具体的啁啾系数和长度;然后,为了满足一定的反射波长要求,要确定好线性啁啾相位掩膜板的周期分布;在用相位掩膜板制作光纤光栅的过程中,需要抑制零级衍射光,主要利用正负一级衍射光所形成的干涉条纹进行光栅的刻写,因此,相位掩膜板的零级衍射效率和正负一级衍射效率必须满足一定的要求。为了满足相位掩膜板衍射效率的要求,需要基于严格耦合波理论的仿真结果去确定相位掩膜板的一些具体参数值。2)提出了一种提高光纤光栅制作效率的方法,用CEO算法制作边沿谱啁啾光纤光栅的过程中,需要进行多次曝光才能完成一根光纤光栅的制作,为了提高光栅的制作效率,需要优化光纤光栅的制作工艺,即采用二次曝光法来完成边沿谱啁啾光纤光栅的制作。首先需要用望远镜系统对激光束进行准直和整形,然后用微透镜阵列对激光束进行均匀化处理,最后再对光敏光纤进行两次曝光,在第一次曝光的时候,在相位掩膜板上叠加一块三角板后对光敏光纤曝光;在第二次曝光的时候,在三角板上叠加一块切趾板后完成第二次曝光。本论文的研究工作对线性啁啾相位掩膜板的制作,以及提高光栅制作效率具有一定的指导意义。由于时间和现实条件的限制,本论文只是停留在理论研究阶段,并未进入实际的实验阶段。
【图文】：

相位掩膜板,线性啁啾,效率制,衍射特性

啁啾相位掩膜板的衍射特性入射光的波长为 248nm，刻槽深度在 242-270nm 之间，占宽比为 0.37-0.50 之间零级衍射效率，正负一级衍射效率制得了中心周期为 1000nm，啁

波面,相位掩膜板,傅里叶级数展开,电常数

图 2-2 衍射光栅结构图以一定角度照射到相位掩膜板上，，入射光的波面形成各级反射波和透射波。为了分析方便，不电常数可以用傅里叶级数展开为( )2x exphhhjπε ε = Σ Λ 相对介电常数的傅里叶分量射率分别为nrd和ngr，则区域 2 中的相对介电( )2 201rd grε = n f + n f( )( )2 2sinhrd grhfn nhπεπ=
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253

【参考文献】