在晶体内部写入套刻光栅的方法.pdf

一种在晶体内部写入套刻光栅的方法，将晶体材料放在计算机操纵的三维平台上，将由飞秒激光器发出的激光经过显微物镜聚焦到晶体内部，由于光学双折射现象发生，飞秒激光在晶体内部产生两个聚焦点，按设定的程序移动三维平台，则这两个聚焦点在晶体内部形成套刻的光栅结构。

1、  一种在晶体内部写入套刻光栅的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
①将各向异性晶体放在计算机操纵的三维平台上；
②将由飞秒激光器发出的激光经过显微物镜聚焦到晶体内部，产生两个聚焦点；
③按设定的程序移动三维平台，则这两个聚焦点在晶体内部形成套刻的光栅结构。

2、  根据权利要求1所述的在晶体内部写入套刻光栅的方法，其特征在于所述的飞秒激光的参数为：脉宽50~500fs，波长400~1000nm，脉冲频率1~1000Hz；

3、  根据权利要求1所述的在晶体内部写入套刻光栅的方法，其特征在于所述的晶体材料是对飞秒激光波长透明的各向异性材料。

在晶体内部写入套刻光栅的方法
技术领域
本发明涉及利用飞秒激光在晶体内部写入光栅的方法。特别是利用飞秒激光在晶体内部的双折射在晶体内部写入套刻光栅的方法。
背景技术
飞秒激光脉冲能在极短的时间内，以极高的峰值功率与材料相互作用，可以极快地在激光照射部位注入能量，通过多光子吸收，能够在透明材料内部诱导结构变化。飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。
利用飞秒激光能够在透明材料内部诱导结构变化的特点，人们已经在透明材料内部诱导了许多具有不同功能的结构，例如光波导，衍射光栅等。其中，飞秒激光在透明材料内部写衍射光栅得到了大量的研究，在先技术中(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 197(2002)73-82)，Cho等通过将飞秒激光聚焦到玻璃材料内部，扫描样品，得到了一种光栅结构。
发明内容
本发明是利用飞秒激光在晶体内部的双折射，提供一种在晶体内部写入套刻光栅的方法，它可以一次性将两个光栅套刻在晶体内部，形成套刻光栅结构。
本发明的技术解决方案如下：
一种在晶体内部写入套刻光栅的方法，包括下列步骤：
①将各向异性晶体放在计算机操纵的三维平台上；
②将由飞秒激光器发出的激光经过显微物镜聚焦到晶体内部产生两个聚焦点；
③按设定的程序移动三维平台，则所述的两个聚焦点在晶体内部形成套刻的光栅结构。
所述的飞秒激光的参数为：脉宽50～500fs，波长400～1000nm，脉冲频率1～1000Hz；
所述的晶体材料是对飞秒激光波长透明地各向异性材料。
上述具体做法的要点是：
第一点，选用晶体材料的原因是晶体具有各向异性的性质。
第二点，将飞秒激光聚焦到晶体内部是因为飞秒激光在晶体内部才能产生光学双折射。
第三点，按设定的程序移动三维平台，使得飞秒激光的两个聚焦点可以在晶体内部移动，从而得到套刻的光栅结构。
本发明方法具有下列优点：
(1)可以一次性写入套刻光栅；
(2)可以在透明材料内部写入套刻光栅；
(3)本发明方法对各向异性且对飞秒激光波长透明的材料均适用。
附图说明：
图1为本发明所使用的激光刻写装置的光路示意图。
图2为本发明利用飞秒激光在GSO晶体内部写入的套刻光栅。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明方法作进一步说明，以便于对本发明及其优点的理解。
本发明在晶体内部写入套刻光栅的方法包括下列步骤：
①首先将各向异性晶体3放在计算机(图中未示)操纵的三维平台4上；
②将由飞秒激光器发出的激光1经过显微物镜2聚焦到晶体3内部产生两个聚焦点，如图2所示；
③按设定的程序移动三维平台4，则这两个聚焦点在晶体3内部形成套刻的光栅结构，见图2。
所述的飞秒激光的参数为：脉宽50～500fs，波长400～1000nm，脉冲频率1～1000Hz；
实施例1
将Gd₂SiO₅晶体3置于三维平台4上，将重复频率1kHz，波长800nm，脉宽150fs，功率20mW的飞秒激光1通过显微物镜2聚焦到Gd₂SiO₅晶体3内部，按设定的程序移动三维平台，则在Gd₂SiO₅晶体内部形成套刻的光栅结构，图2给出形成套刻光栅的过程。
实施例2
将LiNbO₃晶体置于三维平台4上，将重复频率1kHz，波长800nm，脉宽120fs，功率10mW的飞秒激光1通过显微物镜2聚焦到LiNbO₃晶体3内部，按设定的程序移动三维平台4，则在LiNbO₃晶体3内部形成套刻的光栅结构。
实施例3
将YAP:Ce晶体置于三维平台4上，将重复频率200kHz，波长800nm，脉宽150fs，功率300mW的飞秒激光1通过显微物镜2聚焦到YAP:Ce晶体3内部，按设定的程序移动三维平台4，则在YAP:Ce晶体3内部形成套刻的光栅结构。