[发明专利]用于中红外分布反馈光栅制备的全息曝光光路调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电器件技术领域，特别是涉及一种用于中红外分布反馈光栅制备的全息曝光光路调整方法。

背景技术

中红外波段半导体激光器显示出在痕量气体检测灵敏度方面较近红外波段激光器高2-4个数量级，是用于环保污染源监控、生物医学诊断、化学化工过程监控、痕量有毒生物化学物质监控，是半导体气体吸收光谱仪的理想光源；此外，中红外波段拥有3-5μm和8-14μm两个大气窗口，是大气保密通信的理想光源，而且在光电对抗系统中有重要应用。

痕量气体检测要求中红外半导体激光器在单模下工作。由于应用的需要，设计和制作在高速调制下仍能保持单纵模工作的激光器是十分重要的。分布反馈激光器就是在半导体激光器内部建立一个布拉格光栅，靠光的反馈来实现纵模选择。DFB激光器的光栅制备是获得高耦合效率、低波导损耗高质量分布反馈激光器的关鍵。对同一周期的光栅，不同的深度、占空比以及光栅轮廓都会影响光栅的耦合效率和波导损耗，从而改变激光器的边模抑制比和输出功率。通常可以用掩模技术、电子束曝光以及全息技术制备光栅。这些光栅制备技术虽成功地用于制备1.3μm和1.5μm近红外波段半导体单模分布反馈激光器光栅，并成为光通信系统的核心器件，在推动光纤通信技术发展中起了极其重要的作用。但对于激射波长在中红外波段的半导体单模分布数反馈激光器，由于其光栅参数有很大变化，因此用于制备近红外波段激光器光栅的系统无法直接用于制备中红外分布反馈量子级联激光器光栅。通常中红外分布反馈激光器光栅周期的波动范围不能超过10nm，光栅宽度和精度的要求使得普通的光掩模技术难度大。电子束曝光技术可以达到这一要求，但价格昂贵，使用不方便。因此全息曝光技术在中红外分布反馈激光器的研究中有着广泛的应用。

采用全息曝光技术制备光栅，其原理就是利用两平面相干光波在光刻胶上干涉形成明暗相间的等距条纹，从而曝光形成光栅掩膜。全息曝光系统中的参考光和物光均为相干平行光，多采用同一激光光束扩束后分光得到。全息曝光系统较为复杂，其中主要包括用于调整入射光光路的高反镜，用于扩束和滤光的空间滤波器，用于准直的透镜和用于形成相干干涉的置片台。由于光学元件较多，且全息曝光对光路要求较高，要求参考光和物光均为相干平行光，因此全息曝光光路调整步骤较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于中红外分布反馈光栅制备的全息曝光光路调整方法，能够减小中红外单模激光器制备工艺的复杂性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于中红外分布反馈光栅制备的全息曝光光路调整方法，包括以下步骤：

(1)通过两个高反镜调整全息曝光系统的入射激光的光路，使入射激光进入全息曝光系统；

(2)通过一个反射镜确定入射激光器在曝光平台另一侧的入射点和入射角度，利用反射镜确定的入射点和入射角度作为参考，调整空间滤波器和准直透镜，得到一束扩束的平行光；

(3)调整置片台，通过置片台的安装，使扩束后的平行光分为两束相干、平行的光束，两光束在置片台上通过干涉形成明暗相间的条纹。

所述步骤(1)还包括以下子步骤：

(11)调整第一高反镜的高度，使第一高反镜的中心位置对准激光器的出射点；然后调整第二高反镜的高度以决定全息曝光系统的入射光的高度；

(12)调整第一高反镜的角度，使激光器的出射激光经第一高反镜后入射到第二高反镜的中心位置；

(13)调整第二高反镜的角度，使经过第二高反镜反射的激光平行于全息曝光平台。

所述步骤(2)还包括以下子步骤：

(21)在相对第二高反镜的另一侧放置反射镜，调整反射镜的高度，使入射激光入射到反射镜的中心位置，标记入射点；然后调整反射镜的角度，使反射光的光路和入射光的光路重合，固定反射镜；

(22)调整空间滤波器的高度和位置，使入射激光完全进入空间滤波器的透镜中；然后调整小孔和透镜的距离，使经空间滤波器的出射光成为均匀放大的光斑；在空间滤波器前方，出射光斑的中心位置放一个光阑，使光阑的中心和出射光斑的中心重合，均匀的光束经光阑后形成一较细的光束；调整空间滤波器的水平方向和垂直方向的倾角，使出射光斑经光阑后入射到反射镜上，入射位置和反射镜上标记的入射点重合，且经过反射镜的反射光和入射光光路重合；