[发明专利]贝塞尔光束刻写多芯光纤光栅装置

权利要求书

1.一种贝塞尔光束刻写多芯光纤光栅装置，其特征是，由激光器、轴锥镜及位移台组成，由激光器发出的光经过轴锥镜形成细长的光斑，光斑穿过多芯或单芯光纤进行曝光，然后，位移台按照特定周期移动光纤，继续曝光下一点，不断重复，直到整个光纤光栅刻写完成；其中，轴锥镜为超表面结构形成，超表面结构包括若干结构相同的单元，所述单元由两部分组成，基底和放置在其上的微纳结构，基底只起到承托作用，基底材料对于工作激光波长无吸收，而微纳结构为柱状结构，激光入射到超表面结构表面时，不同位置处放置不同的微纳结构引入相位突变，在原始波阵面上叠加附加相位使得波阵面发生改变，当波阵面转化为球面时，则实现透镜的聚焦功能，而当波阵面恰好满足轴锥镜的波阵面时则生成贝塞尔光束。

2.如权利要求1所述的贝塞尔光束刻写多芯光纤光栅装置，其特征是，轴锥镜为轴截面为三角形的锥镜或柱状轴锥镜。

3.如权利要求1所述的贝塞尔光束刻写多芯光纤光栅装置，其特征是，轴锥镜为由截面三角形沿轴线旋转得到，其产生的无衍射距离和光斑尺寸大小分别为：

其中，D表示轴锥镜的口径大小，n代表轴锥镜材料折射率，α表示轴锥镜底角，Z_max表示贝塞尔光斑的长度，即“无衍射传输距离”，D_A表示光斑直径，λ表示激光波长；

其中，光斑无衍射距离Z_max应大于包层直径，且光束宽度也应大于包层直径，光斑直径D_A应小于相邻光纤之间的间距。

4.如权利要求3所述的贝塞尔光束刻写多芯光纤光栅装置，其特征是，使用一个轴锥镜后加倒置望远系统的方法任意调控无衍射距离和光斑尺寸大小，倒置望远系统由两个透镜组成，第一个透镜的焦距是f₁，第二个透镜的焦距是f₂,且第一个透镜的右焦点与第二个透镜的左焦点重合，产生的无衍射距离和光斑尺寸大小分别为：

5.如权利要求4所述的贝塞尔光束刻写多芯光纤光栅装置，其特征是，超表面结构中：

其中，θ表示波阵面的倾角，波阵面倾角指的是入射波前与超表面结构底面的法线方向之间的夹角。

6.如权利要求4所述的贝塞尔光束刻写多芯光纤光栅装置，其特征是，包括三个轴锥镜级联，第一个轴锥镜可以移动，光从其底面入射，而第二、三个轴锥镜底面与底面相对，保证光从第二个轴锥镜平行出射并平行入射第三个轴锥镜，且第二、三个轴锥镜位置固定，通过移动第一个轴锥镜，可以把光斑移动到任意位置进行调整以刻写光纤的不同位置。