石英玻璃內(nèi)飛秒激光光刻光柵衍射效率的研究.pdf

1、因為飛秒激光與材料相互作用時具有熱效應區(qū)域小、加工精度高以及操作方便等優(yōu)點，所以被廣泛應用于光柵的制作。本文基于飛秒激光三維加工在石英玻璃內(nèi)制作了一系列的一維、二維以及立體光柵，研究飛秒激光參數(shù)以及光柵自身結(jié)構對光柵衍射效率的影響，探索刻寫較高衍射效率以及較高密度光柵的方法和技術，全文主要包括如下三個方面的研究內(nèi)容:
　　1.飛秒激光和光柵刻蝕參數(shù)對平面一維光柵衍射效率的影響。(1)飛秒激光功率對光柵衍射效率的影響;(2)飛秒激光

2、偏振方向?qū)鈻叛苌湫实挠绊?研究表明，利用重復頻率為1KHz鈦寶石飛秒激光放大器在石英玻璃內(nèi)部制作一維光柵，激光偏振方向和激光功率均對光柵衍射效率有較大的影響，保持激光功率和平臺的移動速度都不變，當平臺的移動方向與激光偏振方向垂直時，光柵衍射效率比當平臺的移動方向與激光偏振方向平行時，提高了2.83倍，改變激光功率是0.47mW-2.06mW，光柵的衍射功率先增加后減小，當激光功率為1.6mW時，具有最好的衍射效率。
　　2.光

3、柵層數(shù)對光柵衍射效率的影響。包括(1)光柵層數(shù)對一維光柵衍射效率的影響，保持激光和光柵刻蝕參數(shù)不變，在石英玻璃內(nèi)部分別刻寫周期均勻的一維光柵，研究發(fā)現(xiàn)，隨著光柵層數(shù)的增加，光柵的衍射功率也在逐漸的增加，當光柵層數(shù)為6時，其衍射效率比單層一維光柵的效率提高了6.7倍;(2)光柵層數(shù)對二維光柵衍射效率的影響，在相同參數(shù)下，我們分別制作了二維平面光柵和多層二維光柵，與一維光柵類似，二維光柵的衍射功率也隨著層數(shù)的增加而增加，當光柵層數(shù)為3時，其

4、衍射效率比單層平面二維光柵的效率提高了5.15倍。
　　3.飛秒激光制作高密度光柵方法研究。研究表明，在石英玻璃內(nèi)刻寫兩層具有相同周期一維光柵，如果第二層不置于第一層正下面，而是偏移半個周期，則奇數(shù)級的衍射功率變小，而且隨著層與層之間距離的減小，這種現(xiàn)象更為明顯;以這樣的雙層光柵為一個單元，在其正下方刻寫多周期這樣的結(jié)構，發(fā)現(xiàn)隨著層數(shù)的增加，奇數(shù)級的功率在逐漸的減小，偶數(shù)級的功率在不斷的增加，很好的實現(xiàn)了光柵常數(shù)減小一半、密度較高