[发明专利]一种光纤贝塞尔光束生成器及其制作方法

说明书

本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种光纤贝塞尔光束生成器及其制作方法。以克服现有技术存在的模场直径较小，光束准直性较差，难以通过锥透镜产生高质量贝塞尔光束的问题。为了达到本发明的目的，本发明采用的步骤为：步骤1：将掺杂单模光纤剥去涂覆层后，对其进行热扩束处理；步骤2：用光纤切割刀垂直于经热扩束处理后的光纤轴向切割并对扩束端光纤端面做抛光处理；步骤3：在抛光后的热扩束光纤扩束端的光纤端面上镀一层减反射膜；步骤4：将镀了减反射膜的光纤端面浸入光刻胶内，使用飞秒激光聚焦于光纤端面位置，由双光子聚合工艺，实现光刻胶的聚合与固化，在光纤端面制作微型锥透镜。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，具体涉及一种光纤贝塞尔光束生成器及其制作方法。

背景技术

贝塞尔光束是一种非衍射光束，自Durnin等人首次报道以来，这种光束就受到了极大的关注，贝塞尔光束具有非衍射传播和自愈合的独特性质，在许多潜在的应用中已经发现，其中包括光捕获与操纵、光束缚、非线性光学、光相干层析扫描、微加工、干涉测量和光刻等。

生成贝塞尔光束的方法有很多种，其中最常见的一种是，平面波通过二次曲面或圆锥曲面产生干涉来生成光束，这种方法通常是在几何光学器件的焦点处放置一环形孔来实现，但由于其具有难对准以及不适合具有较小中心点的贝塞尔光束等问题，往往不被采用。近年来，研究者们利用光纤结构生成了贝塞尔光束，例如长周期光栅光纤、多模光纤和中空光纤等，由于光纤的灵活性和集成能力，用光纤等效物代替现有的大容量光学元件将提供更灵活，易于部署的贝塞尔光束生成器，因此基于光纤的贝塞尔光束生成器越来越受欢迎，也被广泛应用于光束转换、光纤传感以及光镊技术领域。

虽然目前存在几种基于光纤结构的贝塞尔光束生成器，但由于大都基于体光学器件，存在体积大、成本高、对准难等问题。通过微加工工艺，直接在光纤端面制作锥透镜，构成光纤贝塞尔光束生成器，直接将光纤中传输的高斯光束转换为贝塞尔光束输出，可以克服上述问题，具有结构简单、无需对准、原材料成本低等优点。

现有的光纤贝塞尔光束生成器的制作方法主要有化学刻蚀法、加热熔融拉锥法、研磨抛光法以及聚焦离子束刻蚀法等。化学刻蚀法，通过毛细作用的影响，在氢氟酸中对光纤端面进行选择性的化学刻蚀制备光纤锥透镜，其对光纤的要求比较高，通常只能用小芯径光纤制作，并且存在加工精度不高，面型比较容易出现缺陷，锥顶容易产生弧形的缺点。加热熔融拉锥法制作光纤端面锥透镜的主要问题是难以加工出大角度的锥角，因此无法产生聚焦质量好的近似贝塞尔光束。研磨抛光法将光纤倾斜放置并使用高速旋转的不同粗糙组的砂盘对光纤对面进行研磨，便于控制角度，并实现较好的面型，但要实现较高的表面指令，需要多道研磨与抛光工艺，较为耗时，并且容易出现光纤断裂等问题。等离子束刻蚀法，可以制作出非常精细的微小光锥，但加工过程极为复杂。因此现有的光纤贝塞尔光束生成器的结构及制作方法均具有一定的局限性，另外现有的贝塞光束生成器通常直接使用未经处理的单模光纤，其模场直径较小，光束准直性较差，难以通过锥透镜产生高质量的贝塞尔光束。

发明内容

本发明提出一种光纤贝塞尔光束生成器及其制作方法，以克服现有技术存在的模场直径较小，光束准直性较差，难以通过锥透镜产生高质量贝塞尔光束的问题。

为了达到本发明的目的，本发明提供的技术方案是：一种光纤贝塞尔光束生成器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将掺杂单模光纤剥去涂覆层后，对其进行热扩束处理；

步骤2：用光纤切割刀垂直于经热扩束处理后的光纤轴向切割并对扩束端光纤端面做抛光处理；

步骤3：在抛光后的热扩束光纤扩束端的光纤端面上镀一层减反射膜；

步骤4：将镀了减反射膜的光纤端面浸入光刻胶内，使用飞秒激光聚焦于光纤端面位置，由双光子聚合工艺，实现光刻胶的聚合与固化，在光纤端面制作微型锥透镜。

上述制备方法制得的光纤贝塞尔光束生成器。