紫外光掩模法(Phase Mask)制作 FBG 的原理是什么?

这是目前主流的生产方式吗?它有什么优缺点?

紫外光掩模法(Phase Mask Method)目前确实是生产光纤光栅(FBG)最主流、商业化程度最高的技术手段。

1. 紫外光掩模法(Phase Mask)制作原理

紫外光掩模法的核心原理是衍射与干涉
其过程是将紫外激光(如 248nm 的 KrF 准分子激光)垂直照射在相位掩模版上。相位掩模版是一种特殊的衍射光栅,其刻槽深度的设计使得入射的紫外光在通过时,0 级衍射光被抑制(通常控制在 5% 以下),而大部分能量分布在 +1 级和 -1 级衍射光中。

这两束对称的衍射光在掩模版后方发生空间干涉,形成周期性的干涉条纹。当光纤放置在该干涉区域内时,由于光纤纤芯具有光致折射率效应(通常需要经过载氢处理增强光敏性),其折射率会随干涉条纹的强弱发生永久性的周期改变,从而形成光纤光栅。

2. 该生产方式的优缺点

优点:

  • 高稳定性与一致性: 只要掩模版固定,生产出的 FBG 中心波长非常稳定,重复性极高,适合大规模标准化生产。
  • 低相干性要求: 对激光器的空间相干性要求较低,降低了光源成本。
  • 工艺成熟: 能够生产各种复杂结构的光栅,如啁啾光栅、相移光栅等。

缺点:

  • 波长灵活性差: 一个掩模版通常只能生产一个特定波长的光栅。若要生产不同波长的 FBG,必须更换昂贵的掩模版。
  • 光纤损伤风险: 传统工艺需要剥除光纤的聚合物涂覆层进行刻写,刻写后再重涂覆。这一过程会损伤光纤的机械强度,使其变脆。
  • 材料依赖: 通常需要对光纤进行高压载氢处理以提高敏感度。

3. DCYS(大成永盛)相关产品

在北京大成永盛科技有限公司(OFSCN)的产品线中,多款核心产品均采用这种主流工艺生产。例如:

产品实物图展示:



需要注意的是,虽然掩模法是主流,但对于需要不剥除涂覆层超高机械强度极高温(800℃)的应用场景,我们通常会推荐使用更先进的飞秒激光逐点刻写技术

您可以点击上述链接查看详细的技术参数,如有关于特定工况下的工艺选择疑问,欢迎继续探讨。