[发明专利]基于飞秒激光诱导离子交换的波导制备装置及制备方法

权利要求书

1.基于飞秒激光诱导离子交换的波导制备装置，包括飞秒激光脉冲源、聚焦物镜、掺杂了多种金属离子的光学玻璃和三维移动台；其特征在于：还包括半波片、薄膜偏振片和快门；所述半波片设置在飞秒激光脉冲源的输出光路上，所述薄膜偏振片设置在半波片的输出光路上，所述聚焦物镜设置在薄膜偏振片的输出光路上，所述光学玻璃放置在三维移动台上并且位于聚焦物镜的成像焦面上；所述光学玻璃由三维移动台控制移动，且光学玻璃的移动方向与飞秒激光脉冲源的输出光路垂直；在所述薄膜偏振片和聚焦物镜之间的光路上设置有快门；所述飞秒激光脉冲源为重复频率≥100kHZ的高重频飞秒脉冲源；所述聚焦物镜的数值孔径≥0.55，物镜倍数≥50×；

所述波导制备装置还包括热辐照装置；所述热辐照装置包括激光源、第一透镜和第二透镜；所述第一透镜设置在激光源的输出光路上；所述第二透镜的成像焦点位于第一透镜的成像焦面上；所述第二透镜的输出光束在磷酸盐玻璃上的辐照区域与所述聚焦物镜在磷酸盐玻璃上的聚焦区域一致。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光诱导离子交换的波导制备装置，其特征在于：所述激光源是中心波长为976nm的连续激光源。

3.根据权利要求2所述的基于飞秒激光诱导离子交换的波导制备装置，其特征在于：所述金属离子为镧离子和钾离子；所述光学玻璃为磷酸盐玻璃。

4.采用权利要求1所述的基于飞秒激光诱导离子交换的波导制备装置制备波导的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)开启飞秒激光脉冲源，产生高重频飞秒激光；

(2)调整半波片和薄膜偏振片，以控制聚焦到光学玻璃上的飞秒激光功率在刻写要求的范围内；

(3)在激光刻写的同时使用连续激光经第一透镜缩束和第二透镜准直后照射在光学玻璃上，并且照射区域与激光刻写的聚焦区域始终保持一致，用以降低在激光刻写过程中产生的缺陷和残余应力，最终形成具有大折射率差、传输损耗较小的波导。

5.根据权利要求4所述的基于飞秒激光诱导离子交换的波导制备装置制备波导的方法，其特征在于：所述激光刻写的具体过程为：按下快门，使飞秒激光通过聚焦物镜聚焦到光学玻璃上，与此同时，三维移动台控制光学玻璃沿与飞秒激光的入射方向垂直的方向移动；在光学玻璃上飞秒激光的聚焦区域发生光子吸收等一系列非线性效应并发生软化，同时受聚焦区域的强光场的诱导，聚焦区域原本均匀分布的离子将发生区域性的同种离子间高浓度富集现象，即在聚焦区域的光学玻璃内部高价态离子富集的区域折射率升高，低价态离子富集的区域折射率降低，从而形成具有大折射率差的波导。