【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤光栅，具体地，涉及保偏光纤光栅刻写系统及其方法。
技术介绍
1、高功率线偏振光纤激光器在功率光谱合成、相干探测、非线性频率变换以及引力波测量等方面具有广泛的应用前景。保偏光纤光栅作为高功率线偏振光纤激光器的核心器件，对其中心波长、光谱宽度、反射率等关键指标要求非常严格。
2、目前保偏光纤光栅采用常规的非保偏光纤光栅刻写系统来制备，工艺窗口很小，制备出来的保偏光栅往往难以满足高功率线偏振光纤激光器的要求。
3、保偏光纤光栅和非保偏光纤光栅制作难度上有很大差异，主要是受其特性影响。非保偏光纤内折射率分布均匀，结构简单，用其制备光纤光栅刻写一致性高，容易实现量化生产。而保偏光纤内部具有双折射特性，内部折射率分布不均匀，采用非保偏光纤光栅刻写系统刻写出的光纤光栅谱型易畸变，进一步地，谱型畸变导致中心波长、光谱宽度、反射率变化范围大，重复性差，工艺窗口窄，难以批量化生产，将其应用到线偏振光纤激光器中时，激光器非线性阈值低，难以实现稳定的高功率输出。如图2b所示，现有技术采用相同参数进行不同保偏光纤的重复刻写时，波长偏差较大，并且都引发光谱畸变，刻写重复性差。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种保偏光纤光栅刻写系统及其方法，通过检测装置，可直观看到保偏光纤内部结构分布情况，以确定保偏光纤内对应不同折射率的快轴和慢轴位置，解决了光纤放置时光路刻写位置对应的折射率不可控的问题，保证刻写位置折射率基本一致，减少谱型畸变，从而解决刻写光栅的中心波长、光谱宽
2、第一方面，本专利技术提供了一种保偏光纤光栅刻写系统，其特征在于，所述系统包括：
3、检测装置，其用于检测保偏光纤端面的快轴位置和慢轴位置；
4、光纤夹持结构，其用于根据所述快轴位置和所述慢轴位置旋转检测端面；
5、光栅刻写装置，其用于将激光聚焦在旋转后的保偏光纤的刻写区域，以在所述刻写区域的纤芯内形成光栅图案。
6、第二方面，本专利技术还提供了一种保偏光纤光栅刻写方法，其特征在于，提供保偏光纤光栅刻写系统包括检测装置、光纤夹持结构和光栅刻写装置；所述方法包括：
7、所述检测装置检测保偏光纤端面的快轴位置和慢轴位置；
8、所述光纤夹持结构根据所述快轴位置和所述慢轴位置旋转检测端面；
9、所述光栅刻写装置将激光聚焦在旋转后的保偏光纤的刻写区域，以在所述刻写区域的纤芯内形成光栅图案。
10、本专利技术提供的保偏光纤光栅刻写系统及其方法：
11、第一，精确检测调整快慢轴位置，通过显微成像系统或内部应力检测装置，能够精确识别检测端面的快轴和慢轴位置，结合光纤夹持结构和光纤固定装置调整光纤快轴与激光方向平行，确保折射率分布一致性，降低光谱波动范围和畸变，提高了保偏光栅刻写的一致性，重复刻写波长偏差小于0.03nm(如图2a所示)，满足高稳定性需求，适用于批量化生产。
12、第二，高效自动化调整，系统集成了数显模块、自动化旋转调整装置和张力监控器，自动标记快轴与慢轴的相对位置无需肉眼观察，通过步进电机和旋转编码器实现保偏光纤的同步调整，简化了人工操作，避免刻写区域与检测端面调整不一致，实时监测光纤的张力，确保刻写过程的张力状态恒定，从而稳定光栅参数，提升了调整效率和精度。
13、第三，光纤位置的粗调与精调，根据检测装置获得快轴位置和慢轴位置利用光纤夹持结构对保偏光纤位置进行粗调，再通过看板观察衍射条纹是否对称进一步利用光纤固定装置进行精调，保证光栅刻写光谱的稳定输出，检测装置和看板的结合使用，粗调与精调分步骤完成，有助于在调整过程中快速锁定大致方向后进行细节优化。
14、第四，增强系统适应性，光纤夹持结构与滑轨配合，支持不同长度尾纤的调节，支持各种刻写光源，248nm和213nm紫外激光，以及飞秒激光，兼容多种保偏光纤结构(如熊猫眼、蝴蝶结、椭圆形等)以及多种刻写模式(如逐点扫描和一次性曝光)，满足不同类型保偏光纤的光栅刻写需求。
15、第五，高精度可重复性光栅刻写，通过集成自动化调整装置、精确的工艺参数设定和稳定的机械结构，本专利技术实现了高精度和高一致性的光栅刻写工艺，可根据所需的光栅参数，对刻写功率、刻写时长及刻写长度等工艺参数进行快速固定，后续进行重复性刻写即可，重复性刻写无需重新调整复杂参数，操作简单，效率高，易于批量化使用。
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1.一种保偏光纤光栅刻写系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置为第一显微成像系统，其用于通过显微成像检测所述检测端面的快轴位置和慢轴位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一显微成像系统还包括显微镜、一维调整架、平面反射镜和支撑结构，所述显微镜设置在所述一维调整架上，所述一维调整架设置在所述支撑结构上；其中
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置用于通过检测所述检测端面内部应力分布获得所述检测端面的快轴位置和慢轴位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检测装置包括拉曼分布光纤应力分析仪。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光补偿装置，其用于从所述保偏光纤的非检测端面输入光。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的系统，其特征在于，所述光纤夹持结构包括：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光纤夹持结构包括：底部调整架，其用于调整所述检测端面到所述平面反射镜位
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述底部调整架为三维调整架，其用于对所述检测端面进行X、Y、Z三方位调整。
10.一种保偏光纤光栅刻写方法，其特征在于，提供保偏光纤光栅刻写系统包括检测装置、光纤夹持结构和光栅刻写装置；所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种保偏光纤光栅刻写系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置为第一显微成像系统，其用于通过显微成像检测所述检测端面的快轴位置和慢轴位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一显微成像系统还包括显微镜、一维调整架、平面反射镜和支撑结构，所述显微镜设置在所述一维调整架上，所述一维调整架设置在所述支撑结构上；其中
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测装置用于通过检测所述检测端面内部应力分布获得所述检测端面的快轴位置和慢轴位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检测装置包括拉曼分布光纤应力分析仪...
【专利技术属性】
技术研发人员：白云娜，刘广柏，李骁军，
申请(专利权)人：上海飞博激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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