專利名稱：在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用飛秒激光在晶體內(nèi)部寫入光柵的方法。特別是利用飛秒激光在晶體內(nèi)部的雙折射在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法。
背景技術(shù)：
飛秒激光脈沖能在極短的時(shí)間內(nèi)，以極高的峰值功率與材料相互作用，可以極快地在激光照射部位注入能量，通過(guò)多光子吸收，能夠在透明材料內(nèi)部誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)變化。飛秒激光超微細(xì)加工是當(dāng)今世界激光、光電子行業(yè)中的一個(gè)極為引人注目的前沿研究方向。
利用飛秒激光能夠在透明材料內(nèi)部誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)變化的特點(diǎn)，人們已經(jīng)在透明材料內(nèi)部誘導(dǎo)了許多具有不同功能的結(jié)構(gòu)，例如光波導(dǎo)，衍射光柵等。其中，飛秒激光在透明材料內(nèi)部寫衍射光柵得到了大量的研究，在先技術(shù)中(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 197(2002)73-82)，Cho等通過(guò)將飛秒激光聚焦到玻璃材料內(nèi)部，掃描樣品，得到了一種光柵結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是利用飛秒激光在晶體內(nèi)部的雙折射，提供一種在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法，它可以一次性將兩個(gè)光柵套刻在晶體內(nèi)部，形成套刻光柵結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法，包括下列步驟
①將各向異性晶體放在計(jì)算機(jī)操縱的三維平臺(tái)上；②將由飛秒激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)顯微物鏡聚焦到晶體內(nèi)部產(chǎn)生兩個(gè)聚焦點(diǎn)；③按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)，則所述的兩個(gè)聚焦點(diǎn)在晶體內(nèi)部形成套刻的光柵結(jié)構(gòu)。
所述的飛秒激光的參數(shù)為脈寬50～500fs，波長(zhǎng)400～1000nm，脈沖頻率1～1000Hz；所述的晶體材料是對(duì)飛秒激光波長(zhǎng)透明的各向異性材料。
上述具體做法的要點(diǎn)是第一點(diǎn)，選用晶體材料的原因是晶體具有各向異性的性質(zhì)。
第二點(diǎn)，將飛秒激光聚焦到晶體內(nèi)部是因?yàn)轱w秒激光在晶體內(nèi)部才能產(chǎn)生光學(xué)雙折射。
第三點(diǎn)，按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)，使得飛秒激光的兩個(gè)聚焦點(diǎn)可以在晶體內(nèi)部移動(dòng)，從而得到套刻的光柵結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明方法具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)可以一次性寫入套刻光柵；(2)可以在透明材料內(nèi)部寫入套刻光柵；(3)本發(fā)明方法對(duì)各向異性且對(duì)飛秒激光波長(zhǎng)透明的材料均適用。


圖1為本發(fā)明所使用的激光刻寫裝置的光路示意圖。
圖2為本發(fā)明利用飛秒激光在GSO晶體內(nèi)部寫入的套刻光柵。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步說(shuō)明，以便于對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)的理解。
本發(fā)明在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法包括下列步驟
①首先將各向異性晶體3放在計(jì)算機(jī)(圖中未示)操縱的三維平臺(tái)4上；②將由飛秒激光器發(fā)出的激光1經(jīng)過(guò)顯微物鏡2聚焦到晶體3內(nèi)部產(chǎn)生兩個(gè)聚焦點(diǎn)，如圖2所示；③按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)4，則這兩個(gè)聚焦點(diǎn)在晶體3內(nèi)部形成套刻的光柵結(jié)構(gòu)，見圖2。
所述的飛秒激光的參數(shù)為脈寬50～500fs，波長(zhǎng)400～1000nm，脈沖頻率1～1000Hz；實(shí)施例1將Gd2SiO5晶體3置于三維平臺(tái)4上，將重復(fù)頻率1kHz，波長(zhǎng)800nm，脈寬150fs，功率20mW的飛秒激光1通過(guò)顯微物鏡2聚焦到Gd2SiO5晶體3內(nèi)部，按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)，則在Gd2SiO5晶體內(nèi)部形成套刻的光柵結(jié)構(gòu)，圖2給出形成套刻光柵的過(guò)程。
實(shí)施例2將LiNbO3晶體置于三維平臺(tái)4上，將重復(fù)頻率1kHz，波長(zhǎng)800nm，脈寬120fs，功率10mW的飛秒激光1通過(guò)顯微物鏡2聚焦到LiNbO3晶體3內(nèi)部，按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)4，則在LiNbO3晶體3內(nèi)部形成套刻的光柵結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3將YAP:Ce晶體置于三維平臺(tái)4上，將重復(fù)頻率200kHz，波長(zhǎng)800nm，脈寬150fs，功率300mW的飛秒激光1通過(guò)顯微物鏡2聚焦到Y(jié)AP:Ce晶體3內(nèi)部，按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)4，則在YAP:Ce晶體3內(nèi)部形成套刻的光柵結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法，其特征在于該方法包括下列步驟①將各向異性晶體放在計(jì)算機(jī)操縱的三維平臺(tái)上；②將由飛秒激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)顯微物鏡聚焦到晶體內(nèi)部，產(chǎn)生兩個(gè)聚焦點(diǎn)；③按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)，則這兩個(gè)聚焦點(diǎn)在晶體內(nèi)部形成套刻的光柵結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法，其特征在于所述的飛秒激光的參數(shù)為脈寬50~500fs，波長(zhǎng)400~1000nm，脈沖頻率1~1000Hz；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法，其特征在于所述的晶體材料是對(duì)飛秒激光波長(zhǎng)透明的各向異性材料。
全文摘要
一種在晶體內(nèi)部寫入套刻光柵的方法，將晶體材料放在計(jì)算機(jī)操縱的三維平臺(tái)上，將由飛秒激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)顯微物鏡聚焦到晶體內(nèi)部，由于光學(xué)雙折射現(xiàn)象發(fā)生，飛秒激光在晶體內(nèi)部產(chǎn)生兩個(gè)聚焦點(diǎn)，按設(shè)定的程序移動(dòng)三維平臺(tái)，則這兩個(gè)聚焦點(diǎn)在晶體內(nèi)部形成套刻的光柵結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1603960SQ200410084248
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者趙全忠, 邱建榮, 趙崇軍, 朱從善 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所