導(dǎo)語

在當(dāng)今的高性能光學(xué)網(wǎng)絡(luò)和高精度光纖傳感系統(tǒng)中，光纖布拉格光柵（FBG）無疑是剛需的核心元器件。無論是用于密集波分復(fù)用（DWDM）的波長選擇，還是長距離通信中的色散補(bǔ)償，F(xiàn)BG都扮演著“光頻濾波器"的關(guān)鍵角色。

但是，你知道這些精密的光柵是如何被“刻"進(jìn)纖芯里的嗎？

答案就是FBG制造領(lǐng)域的前沿化技術(shù)——相位掩模版（Phase Mask）。今天，韻翔光電將帶您深入硬核的光學(xué)微細(xì)加工世界，全面解析相位掩模版的工作原理、經(jīng)典配置公式，以及如何為您的關(guān)鍵任務(wù)選擇最合適的掩模版產(chǎn)品。

01. 揭開相位掩模版的神秘面紗

簡單來說，相位掩模版是一種表面起伏光柵（Surface Relief Grating），通常采用高純度的紫外線透明熔融石英（如Corning 7980）精密蝕刻而成。

在實(shí)際應(yīng)用中，它本質(zhì)上是一個(gè)高精度的衍射光柵。當(dāng)紫外（UV）單色光束照射到相位掩模版上時(shí)，光束會(huì)被分成兩束出射光。這兩束光在重疊區(qū)域發(fā)生干涉，形成明暗相間的干涉條紋圖樣。

圖 1. 相位掩模是在熔融石英上刻蝕的表面浮雕光柵。

圖 2. 相位掩模產(chǎn)生兩束衍射光，二者交疊區(qū)域形成干涉圖樣。

它是如何制造FBG的？我們將一段經(jīng)過光敏化處理（如摻雜鍺、硼等）的二氧化硅光纖放置在這個(gè)干涉場中。光纖纖芯在紫外線高強(qiáng)度條紋的照射下，折射率發(fā)生長久性改變。最終，纖芯內(nèi)部就形成了一個(gè)折射率周期性調(diào)制的結(jié)構(gòu)——這就是光纖布拉格光柵（FBG）。

在實(shí)際工作中，F(xiàn)BG就像一個(gè)極其精準(zhǔn)的“窄帶抑制濾波器"：它會(huì)高度反射特定波長的光，而讓其他波長的光無衰減地通過。

圖 3. 相位掩模本身屬于光柵，可用于刻寫其他光柵，例如光纖布拉格光柵（FBG）。

圖 4. 光纖布拉格光柵是位于光纖纖芯中的波長選擇性濾波器。

02. 硬核解析：相位掩模版的兩大經(jīng)典配置

在指定標(biāo)準(zhǔn)或定制相位掩模版時(shí)，必須進(jìn)行精確的計(jì)算。通常，相位掩模版會(huì)在 +1/-1 或 0/-1 兩種配置下運(yùn)行（數(shù)字代表包含主要能量的衍射級(jí)數(shù)）。

圖 5. 采用 ?1/+1 構(gòu)型（上圖）與 0/?1 構(gòu)型（下圖）的相位掩模示意圖。

配置一：+1 / -1 配置（垂直入射）

這是常見的配置方式。紫外線以垂直入射的方式對(duì)準(zhǔn)相位掩模版。

根據(jù)光柵方程：sinΘm=mλUV/ΛPM（其中λUV為紫外波長，ΛPM為掩模版周期）

【核心結(jié)論】 在這種配置下，由 +1 和 -1 階光束干涉產(chǎn)生的條紋周期，恰好是相位掩模版光柵周期的一半（ΛFBG=ΛPM/2），且與入射紫外光的波長無關(guān)！

韻翔光電的技術(shù)優(yōu)勢：為了保證干涉條紋的較高對(duì)比度，我們的 PMT 相位掩模版經(jīng)過了極限優(yōu)化：+1 和 -1 階的衍射效率被較大化（>33%），而 0 階衍射被嚴(yán)格抑制在極低水平（<3%），同時(shí)高階衍射也被最小化。

圖 6. +1/?1 相位掩模構(gòu)型

配置二：0 / -1 配置（特定角度入射）

在這種配置下，紫外線以特定的入射角射向掩模版，滿足條件 |Θ?|=|Θ??| ，確保干涉條紋垂直于掩模版表面。

所需的入射角公式為：|sinΘin |=λUV/(2ΛPM)

【核心結(jié)論】 如果滿足特定波長條件，系統(tǒng)中將只有 0 階和 -1 階兩束光，充分消除了其他高階光束的干擾，保證了極其干凈的條紋圖案。此時(shí)，干涉條紋的周期盡數(shù)等于相位掩模版的周期（ΛFBG=ΛPM）。

圖 7. +0/?1 相位掩模構(gòu)型

03. 韻翔光電：滿足您一切需求的產(chǎn)品矩陣

無論您是制造標(biāo)準(zhǔn)的通信光柵，還是復(fù)雜的色散補(bǔ)償模塊，韻翔光電都能提供優(yōu)秀的相位掩模版解決方案。我們的產(chǎn)品采用全息記錄技術(shù)，具有較高的周期精度和損傷閾值。

1.       統(tǒng)一相位掩模版（RPM）& 啁啾相位掩模版（RPMC）

• 特點(diǎn)： 矩形基板易于對(duì)準(zhǔn)，光柵長度 20mm - 45mm。

• 精度： 周期測量精度高達(dá) ±0.02 nm，0階衍射 <3%。

• 應(yīng)用： DWDM濾波器、分插模塊、激光器鎖頻、EDFA增益平坦濾波器。

注：RPMC提供 0.03 to 40 nm/cm 的寬廣啁啾范圍。

2.       長相位掩模版（LPM & LPMC）

• 特點(diǎn)： 專為長光柵設(shè)計(jì)，光柵長度可達(dá) 120 mm！

• 應(yīng)用： 色散補(bǔ)償光柵（DCG）、長距離數(shù)字波分復(fù)用、超窄帶濾波器。

3.       定制相位掩模版（用于光波導(dǎo)/集成光學(xué)）

• 特點(diǎn)： 專為平面波導(dǎo)光柵設(shè)計(jì)，支持 3英寸至5英寸的大尺寸基板。

• 應(yīng)用： 硅基二氧化硅（Silicon-on-Insulator）及其他新興集成光路技術(shù)中的體積光柵和表面起伏光柵的自動(dòng)化制造。

結(jié)語

相位掩模版的制造涉及微細(xì)加工和全息技術(shù)領(lǐng)域最復(fù)雜、苛刻的工藝。一個(gè)微小的周期誤差或0階衍射的泄露，都可能導(dǎo)致整個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)性能的下降。

選擇高品質(zhì)的相位掩模版，就是為您的光學(xué)器件注入精準(zhǔn)的“基因"。

【行動(dòng)號(hào)召】

正在為您的 FBG 或波導(dǎo)光柵項(xiàng)目尋找優(yōu)秀的相位掩模版？韻翔光電為您提供從標(biāo)準(zhǔn)品到深度定制的全面服務(wù)。我們的掩模版支持 190-400nm 工作波長，抗激光損傷閾值高（>1 J/cm2 @248nm）。

• 直接聯(lián)系韻翔光電技術(shù)專家，獲取專屬選型建議與定制報(bào)價(jià)！