專利名稱：一種反射型體布拉格光柵及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高功率的光纖激光器技術領域，尤其涉及到一種用于合成高能激光的反射型體布拉格光柵及其應用。
背景技術：
高功率的光纖激光器在工業(yè)、軍事等中具有廣闊的應用前景，而單根光纖功率的繼續(xù)提高受到非線性效應、光學損傷以及熱損傷等因數(shù)的限制而且費用及其昂貴。因此如何把多束小功率光纖激光器高效地組合在一起，得到高功率的輸出，已經(jīng)成了當前研究人員一個重要研究方向。目前通用的光纖組束技術主要包括相干組束和頻譜組束，相干組束可以得到單一輸出波長，為得到高效合成光纖激光功率，需要對組束的各光束的相位、偏振態(tài)等特性進行嚴格的控制；頻譜合束基本原理是采用色散元件使各單元光束在近場和遠場相重疊，并允許各單元波長有差距，從而提高整個系統(tǒng)的輸出功率，該合束技術的特點是比較容易實現(xiàn)，并且還能提供比較好的光束質(zhì)量。佛羅里達大學的Leonid B. Glebov等人發(fā)明了一種光熱折變(PTR)無機玻璃(又叫光敏玻璃)，制作在PTR玻璃上的體布拉格光柵(VBG)能承受高能激光的輻照，這種玻璃在紫外具有光敏性，而且這種玻璃有很好的機械屬性和折射率穩(wěn)定性，使體布拉格光柵成為高能激光合成的理想器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種反射型體布拉格光柵及應用，達到高能激光高效組束效果。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種反射型體布拉格光柵，所述反射型體布拉格光柵的空間頻率、折射率調(diào)制`量、兩束入射波長以及光柵厚度之間的滿足以下關系模型廠(./_，如'}= ~ —如=O
2她‘7v(I)人=|—I sinh' J + 5-l = 0
U ；(ii)式⑴、(ii)中，F(xiàn)表示δ n和f之間的隱函數(shù)，所述反射型體布拉格光柵厚度t為2mm 3mm，δ n為折射率調(diào)制量，f為光柵空間頻率，常量K =arctanh( Y ), Y = 9. 9X (1(T4"1(T6), nav為體布拉格光柵的平均折射率；
AJ(^tSn]I =, ε 的范圍是 10_4 10' λ0 為以布拉格條
叭 Kf J K J ) K 2}1ανδη J
件入射的光束波長，而另一束波長為入=入。+八入的光束偏尚布拉格條件入射。
本發(fā)明同時提供上述反射型體布拉格光柵的應用方法，其應用方法為將兩束不同波長的激光同時入射到光柵表面，其中一束滿足布拉格條件，能夠高效率的衍射，另一束不滿足布拉格條件，幾乎完全透射，這兩束不同波長的激光就可實現(xiàn)空間的疊加。有益效果根據(jù)以上兩式的關系模型對于特定波長和波長間隔的入射光，基于一定光柵厚度的反射型體布拉格光柵，可以確定體布拉格光柵的空間頻率和折射率調(diào)制量。具有該光柵厚度、空間頻率和折射率調(diào)制量的反射型體布拉格光柵，能夠?qū)崿F(xiàn)入射光頻譜的高效組束。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術方案作進一步具體說明。圖1為本發(fā)明的非傾斜反射型體光柵結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為布拉格波長為1080nm，不同的衍射效率情況下，光柵厚度與折射率調(diào)制量的變化關系圖。圖3為空間頻率與折射率調(diào)制量變化關系圖。
具體實施例方式
如圖1所示為反射型非傾斜體光柵結(jié)構(gòu)示意圖，虛線代表光束的傳輸路徑，Ii為入射光束，Id為衍射光束，Θ i為入射角，見為體光柵中的布拉格角，Θ d為衍射角，P為光柵的
傾斜角，Nf為光束入射平面的法向方向，Λ為體光柵周期，Ke為光柵矢量,^為入射光位置矢量，折射率為j = +<^sin 2^/rcos(￡G.r)，t為光柵厚度，nav為體布拉格光柵的平
均折射率；S η為折射率調(diào)制量；f為光柵空間頻率，f=l/A, )表示折射率調(diào)制后的實際折射率。下面簡要描述本發(fā)明的理論推導過程。由Kogelinik的耦合波理論可知，反射型非傾斜體光柵的衍射效率為
f，， I\_i
_ L \-ζ2 !φ2η= I + —-—-====
V smh KJ⑴式(I)中，ζ為移相因子，Φ為相位侵入因子，當光束波長相對于布拉格波長存在偏離△ λ時，衍射效率為
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/ %Tm Sn ( πftAX \
smh ——f-------
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—、對于非傾斜體布拉格光柵，如果入射光完全滿足布拉格條件，即入射光相對布拉格條件的波長偏尚量△ λ為零,則衍射效率的表達式(2)可簡化為

權(quán)利要求
1.一種反射型體布拉格光柵，其特征在于，所述反射型體布拉格光柵的空間頻率、折射率調(diào)制量、兩束入射波長以及光柵厚度之間的滿足以下關系模型
2.—種權(quán)利要求1所述反射型體布拉格光柵的應用，其特征為將兩束不同波長的激光同時入射到所述反射型體布拉格光柵表面，其中一束滿足布拉格條件，能夠高效率的衍射；另一束偏離布拉格條件，幾乎完全透射，這兩束不同波長的激光能夠?qū)崿F(xiàn)空間的疊加。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反射型體布拉格光柵及其應用。所述反射型體布拉格光柵的空間頻率、折射率調(diào)制量、兩束入射波長以及光柵厚度之間的滿足以下關系模型以及F表示δｎ和f之間的隱函數(shù)，f為光柵空間頻率，δn為折射率調(diào)制量，參量t為所述反射型體布拉格光柵厚度,取值為2mm～3mm，nav為體布拉格光柵的平均折射率，λ0為一束以布拉格條件入射的光的波長，另一束入射光的波長為λ＝λ0+Δλ。將這兩束不同波長的激光同時入射到光柵表面，其中一束滿足布拉格條件，能夠高效率的衍射，另一束不滿足布拉格條件，幾乎完全透射，這兩束不同波長的激光就可實現(xiàn)空間的疊加。
文檔編號G02B27/10GK103048714SQ201210586389
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者夏歷, 郝糧寧, 劉海榮, 劉德明 申請人:華中科技大學