光纤光栅飞秒激光制备中的一些常见问题 – 刻写过程焦点跑偏

我们在上一篇文章中介绍了光纤纤芯自动识别和聚焦问题，下面了解如何解决刻写过程中焦点跑偏的问题。

◇ 挑战之二：刻写过程中焦点跑偏

一方面，安装光纤时不可避免地会发⽣倾斜和弯曲：在普通加⼯制造中通常会使⽤⾼NA油浸物镜，因此在CCD成像系统中可以观察到的加⼯系统的视场（FOV）通常为⼏⼗微⽶。与制造所需的⻓度（通常在⼏毫⽶到⼏⼗毫⽶的范围内）相⽐，FOV较⼩，⽆法识别少量的倾斜和弯曲，如下图所⽰。另⼀⽅⾯，加工距离⻓，微小的倾斜将导致失败。例如20 mm的FBG，1°的倾斜将导致在制造结束时偏离设计位置350μm，而纤芯直径仅⼏微⽶，这就导致了不可避免的加⼯失败。

◇ 解决方案 – ⾃动测量光纤与写⼊轴之间的⻆度，进而通过软件自动、实时地调整聚焦位置，始终沿光纤纤芯位置刻写。使⽤Innofocus⾃动位置识别软件，可以完全避免光纤倾斜和弯曲引起的误差。该软件可⾃动测量光纤与写⼊轴（下图为x轴）之间的⻆度，精度最⾼可达0.001°。这样，软件将⾃动调整加⼯路径以与光纤纤芯对⻬，⽽⽆需进⼀步调整安装位置。同时，位置识别系统连续监视光纤边界以查看纤芯是否仍在聚焦中，并根据Z轴正向或负向移动的状态进⾏调整以确保激光光斑始终保持在聚焦状态。以此⽅式，可以⾼精度地制造FBG，⽽⽆需⼿动调整或任何⼈⼯⼲涉，实现⾼重复性、稳定性和量产。

◇ 优势
•  市⾯上唯⼀可以应对光纤倾斜和弯曲的设备
•  可以实现加⼯过程中的智能⾃动纤芯位置调整，保证加⼯位置在纤芯上的⼀致性
•  在整个过程中不需⼈⼯监控或⼲预，降低⼈为⼲扰，提升成品率，解放人力资源

◇ 解决方案 – 识别过程稳健纤芯识别过程及结果稳定，不因样品上沾染灰尘或其他⼲扰⽽受影响。对于⾼质量的FBG加⼯，它要求软件具有很⾼的稳健性以应对加⼯中出现的任何情况，例如，光纤上的灰尘。在这⾥，我们通过有意使⽤带有灰尘的光纤来显⽰软件的稳定性。下图显⽰了软件创建的尘埃图像，其中每种尘埃均显⽰为衍射图样。如前所述，这些灰尘不会影响⾃动定位过程，进⼀步确认了软件的稳定性。