專利名稱：在布拉格光柵制造期間監(jiān)視和校正布拉格光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在布拉格光柵制造期間用于校正相位誤差的處理過程。
背景技術(shù)：
光波導(dǎo)(光纖和平面波導(dǎo))中的布拉格光柵被使用于各種各樣的光學(xué)處理功能。最通常的應(yīng)用是在密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中的簡(jiǎn)單的波長(zhǎng)濾波。
在這樣的應(yīng)用中，理想的布拉格光柵濾波器具有形狀為矩形并具有陡峭邊沿和平坦頂部的頻譜響應(yīng)。通常，在制造過程中的任何相位或幅度誤差導(dǎo)致非理想的頻譜響應(yīng)。
而且，隨著DWDM信道間隔變得更小，濾波器帶寬必須減小相同的量。減小的帶寬需要布拉格光柵長(zhǎng)度增加。這些要求導(dǎo)致濾波器頻譜質(zhì)量對(duì)于制造過程中的任何誤差的敏感性大大增加。這樣的誤差的一個(gè)共同的來(lái)源是在制造過程中使用的相位掩膜的缺陷。
更普遍的情況是，任何濾波器響應(yīng)將受到制造過程中誤差存在的負(fù)面影響。通常，光柵越長(zhǎng)，它就對(duì)于誤差越敏感。
希望有一種能夠消除或減小這些誤差的處理過程，隨著對(duì)更復(fù)雜光學(xué)處理功能的需要，它會(huì)變得更有價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖2是顯示以C表示的、本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)果和以D表示的、典型的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的結(jié)果的圖；圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖4是用來(lái)測(cè)量向輸出場(chǎng)的幅度和相位貢獻(xiàn)的設(shè)備的示意性框圖；圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
按照如圖1所示的一個(gè)實(shí)施例，相位校正處理包括移位在紫外線寫光束U沿著波導(dǎo)14掃描時(shí)照射波導(dǎo)14的干涉圖案。紫外線寫光束U照射(expose)相位掩膜12。在一個(gè)實(shí)施例中，紫外線寫光束U可以如箭頭A所示地沿著掩膜12的長(zhǎng)度掃描。在圖1所示的寫光束U的位置處，在波導(dǎo)14中形成一個(gè)光柵16。作為兩個(gè)例子，波導(dǎo)14可以是光纖，或可以是平面波導(dǎo)。
相位校正處理可以通過對(duì)在寫光束U沿著波導(dǎo)14掃描時(shí)被使用來(lái)生成干涉圖案的一個(gè)或多個(gè)相位光柵(例如，掩膜)12相對(duì)于波導(dǎo)14的相對(duì)位置進(jìn)行小的調(diào)節(jié)，如箭頭B所示，而達(dá)到干涉圖案的正確的移位。移位的幅度和方向直接與要被校正的誤差函數(shù)有關(guān)。
在波導(dǎo)布拉格光柵生產(chǎn)中使用的相位掩膜12中典型的相位誤差在光柵16長(zhǎng)度上是幾個(gè)弧度的量級(jí)。這轉(zhuǎn)變成在光柵16的長(zhǎng)度上移位干涉圖案幾個(gè)微米，以便補(bǔ)償這些誤差。
相位誤差可被減小的分辨率由用于移位干涉圖案的平臺(tái)(stage)的位置分辨率和光束U的尺寸這兩者所限制。平臺(tái)分辨率越好，且寫光束U越小，就可以越精確地控制校正處理的階段。典型地，納米分辨率和控制被使用來(lái)確定波導(dǎo)14相對(duì)于相位掩膜12的位置。
參照?qǐng)D2，以D表示按照現(xiàn)有技術(shù)的光柵的反射率與波長(zhǎng)的關(guān)系，以C表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光柵116的反射率與波長(zhǎng)的關(guān)系。按照本發(fā)明的某些實(shí)施例，通過校正相位掩膜誤差，可以產(chǎn)生具有如圖2中的C所示的更窄頻譜的更高質(zhì)量的光柵。除了校正與相位掩膜和在使用標(biāo)準(zhǔn)相位掩膜方法制造布拉格光柵中使用的平移平臺(tái)有關(guān)的誤差以外，在更先進(jìn)的其它方法中也可以利用按照本發(fā)明的實(shí)施例的相位校正。例如，在用于布拉格光柵制造的三光柵干涉儀技術(shù)中，布拉格干涉波長(zhǎng)可以通過幾個(gè)方法中的任一個(gè)方法被調(diào)諧，而不用改變?nèi)魏蜗辔谎谀?。一個(gè)這樣的方法包括如圖3所示地在干涉儀100的每個(gè)臂上放置棱鏡或光楔118、119。棱鏡或光楔118、119的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致干涉圖案的周期的改變，因此導(dǎo)致布拉格光柵116波長(zhǎng)的相應(yīng)的改變。
設(shè)備100包括激光器101(或其他光源)，該激光器產(chǎn)生入射到具有周期口的第一衍射光柵104的激光束102。衍射級(jí)106、107(分別是-1和+1衍射級(jí))被產(chǎn)生和指向具有約口/2的光柵周期的光柵108，109。在某些實(shí)施例中，光柵108、109可以具有在約口/2的80％-120％的范圍內(nèi)的光柵周期。光束102的未衍射部分111被反射板110阻擋。
由光柵108產(chǎn)生的衍射級(jí)114(-1級(jí))和由光柵109產(chǎn)生的衍射級(jí)115(+1級(jí))指向圓形的、可旋轉(zhuǎn)的光楔或棱鏡118和119。在一個(gè)實(shí)施例中，光楔118和119被安排成使得它們的二等分線垂直于從光柵108、109到波導(dǎo)112的光線傳播方向。通過沿著平行于光線傳播方向的軸線向箭頭121和122表示的相反方向旋轉(zhuǎn)光楔或棱鏡118和119，就可以修正被寫入到波導(dǎo)112的布拉格光柵的兩個(gè)級(jí)114、115的相交角(在干涉圖案116處)，并由此修正空間頻率。
這個(gè)處理過程在光束相交的位置上引入小量平移，它可以通過如箭頭E所示的波導(dǎo)112的平移而被補(bǔ)償。為此，光學(xué)系統(tǒng)10或波導(dǎo)112可被安裝在平移平臺(tái)117上。在這個(gè)技術(shù)的某些實(shí)施方案中，在光柵116被寫入時(shí)積累相移，這會(huì)使得光柵譜失真。通常，相移與沿著光柵116的位置成線性關(guān)系，以及當(dāng)干涉儀100被調(diào)諧成遠(yuǎn)離它的自然波長(zhǎng)(由相位掩膜確定)時(shí)，相移對(duì)位置的斜率增加。這種類型的相位誤差可以通過使用上述的用于相位掩膜誤差校正的處理來(lái)補(bǔ)償。因?yàn)槿鈻鸥缮鎯x的靈活性，在上述的處理之外，或替換上述的處理，有可能采用其他方法達(dá)到相位校正。例如，因?yàn)楣庑ㄐ拚ㄟ^它們的光線的相位，有可能通過適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)兩個(gè)光楔而移位照射的干涉條紋圖案的相位，從而移位布拉格光柵的相位。在這種情形下，光楔應(yīng)當(dāng)以相同的方向旋轉(zhuǎn)，正好與如上所述的、對(duì)于調(diào)諧布拉格光柵的頻率所需要的相反方向相反。旋轉(zhuǎn)的方向和角度依賴于正在被校正的、特定的相位誤差輪廓。在三光柵干涉儀中用于實(shí)施相位校正的另一個(gè)方法涉及把光學(xué)相位調(diào)制器放置在干涉儀的一個(gè)或兩個(gè)臂中。這些裝置用來(lái)以預(yù)先規(guī)定的方式修正通過它們的光線的光學(xué)相位。所以，通過把適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)加到相位調(diào)制器，可以以這樣的方式移位布拉格光柵相位，以校正已知的相位誤差輪廓。與光學(xué)的和/或機(jī)械的元件或在布拉格光柵的制造中使用的程序有關(guān)的相位誤差的其他來(lái)源，一旦被量化，就可以通過使用本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)消除或減小。
即使相位誤差源是事先未知的，仍舊有可能使用這里描述的這種類型的方法來(lái)校正或補(bǔ)償這些誤差。在這種情形下，當(dāng)特定的相位誤差函數(shù)在光柵制造之前是未知時(shí)，可以使用其他方法來(lái)確定或估計(jì)這個(gè)量。一個(gè)這樣的方法涉及在制造期間或在光柵被寫入以后在布拉格光柵上進(jìn)行各種測(cè)量。對(duì)布拉格光柵的適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)屬性的確定可產(chǎn)生有關(guān)光柵的相位輪廓的信息，因此，可允許重建在光柵照射期間存在的相位誤差函數(shù)。
可以使用各種各樣的方法來(lái)確定布拉格光柵的相位函數(shù)，從而確定相位誤差。通常，光學(xué)相位不是可直接檢測(cè)的量。所以，用于確定光學(xué)相位的方法依賴于間接方法，它們通常可以標(biāo)為相干的(或相位敏感的)和非相干的。相干方法典型地是更精確的和更直接的，因?yàn)樗鼈儗?duì)于被測(cè)量的信號(hào)的相位很敏感(雖然它們不直接測(cè)量相位)。然而，它們通常很難實(shí)施，主要是因?yàn)樗鼈兩婕案缮鎯x測(cè)量，而干涉儀測(cè)量是對(duì)于環(huán)境影響非常敏感的。可被使用來(lái)確定布拉格光柵的相位函數(shù)的相干相位測(cè)量的兩個(gè)這樣的例子是譜干涉測(cè)量法和傅立葉變換光譜測(cè)定法。這兩個(gè)方法被應(yīng)用到各種各樣的光學(xué)測(cè)量，并且在技術(shù)上是已知的。
非相干方法通常不太精確和不太直接，但它們更容易實(shí)施，因?yàn)樗鼈兩婕翱扇菀诇y(cè)量的量，諸如裝置的頻譜強(qiáng)度和時(shí)間響應(yīng)。然而，因?yàn)檫@些量沒有一個(gè)唯一地依賴于光學(xué)相位，所以從它們確定相位是更難的。因此，為了從非相干方法得到相位，可以使用相位提取處理。相位提取處理的細(xì)節(jié)取決于可提供的、關(guān)于裝置的數(shù)據(jù)類型。通常，可提供的數(shù)據(jù)越多，相位提取處理越簡(jiǎn)單，而且結(jié)果越精確。理想地，裝置的頻譜和時(shí)間響應(yīng)是可提供的。在這種情形下，有可能使用相位取回算法，以便提取裝置的相位。用于布拉格光柵的相位取回的特定的算法是技術(shù)上已知的類似算法的修正版本。在僅僅知道頻譜或時(shí)間響應(yīng)的情形下，可以使用有關(guān)光柵的其他信息，以便得出相位。很適合于布拉格光柵的方法是其中通過使用例如可調(diào)諧的激光源和用來(lái)測(cè)量來(lái)自光柵的反射功率對(duì)波長(zhǎng)的光電檢測(cè)器來(lái)只測(cè)量頻譜響應(yīng)的一個(gè)方法。頻譜響應(yīng)本身可能不足以確定光柵的相位函數(shù)；然而，因?yàn)楣鈻诺闹圃焐婕把刂辔谎谀せ蜓谀さ拈L(zhǎng)度掃描照射光束，所以可以測(cè)量對(duì)于不同長(zhǎng)度的光柵的頻譜響應(yīng)?？梢赃B同相位提取處理一起使用對(duì)于不同長(zhǎng)度的頻譜響應(yīng)的組，以得到光柵的相位函數(shù)的估計(jì)。這個(gè)方法并不精確，然而，它易于實(shí)施，并只需要進(jìn)行最小量的額外測(cè)量來(lái)得到光柵的大致的相位函數(shù)。
取決于被使用來(lái)確定相位函數(shù)的方法，可以以幾種方式的任何一種方式規(guī)定，例如，相位對(duì)波長(zhǎng)、相位對(duì)時(shí)間、或相位對(duì)沿著光柵的位置。因?yàn)橄辔恍Ｕ幚韽谋举|(zhì)上是工作在空間域，所以為了確定相位誤差函數(shù)，可以使用相位對(duì)位置。然而，如果相位提取處理產(chǎn)生不同的相位函數(shù)，仍舊有可能通過使用技術(shù)上已知的技術(shù)把它轉(zhuǎn)換成想要的相位對(duì)位置函數(shù)。
一旦光柵的相位對(duì)位置通過這里描述的任何方法或任何其他方法被確定，則通過簡(jiǎn)單地比較測(cè)量的相位函數(shù)與對(duì)于光柵設(shè)計(jì)的特定的空間相位函數(shù)，可得到相位誤差函數(shù)。在許多情形下，想要的相位函數(shù)是在光柵上的線性函數(shù)(所謂的“變換有限的”光柵)，在這種情形下，從相位提取處理過程確定的相位變化等于相位誤差函數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出，相位函數(shù)的線性分量通常與相位校正無(wú)關(guān)，因此可被去除。然而，通常，設(shè)計(jì)的相位函數(shù)可以是任意的。例如，對(duì)于色散補(bǔ)償光柵，設(shè)計(jì)的相位函數(shù)可以是二次方程式對(duì)位置。無(wú)論哪種設(shè)計(jì)的相位函數(shù)的形式，通過從設(shè)計(jì)的相位函數(shù)中減去提取的相位函數(shù)可以得出相位誤差函數(shù)。結(jié)果是在校正處理過程中使用的相位誤差函數(shù)。
校正處理通過使用相位誤差函數(shù)如前所述地進(jìn)行，該相位誤差函數(shù)或者是直接測(cè)量的(或使用其他方法事先已知的)，或者是如上所述從對(duì)于光柵本身的測(cè)量值中提取的。具體地，在光柵被寫入時(shí)，把相位校正施加到光柵，它是與相位誤差相等的和相反的。相位校正的效果是去除或補(bǔ)償在制造過程中存在的相位誤差。所以，對(duì)于變換有限的光柵，只應(yīng)用相位校正函數(shù)。對(duì)于具有更復(fù)雜的設(shè)計(jì)的相位輪廓的光柵，設(shè)計(jì)的相位函數(shù)必須在被應(yīng)用到光柵之前加到相位校正函數(shù)上。
參照?qǐng)D4，設(shè)備200用來(lái)表征或測(cè)量對(duì)于入射到光學(xué)元件202(諸如，衍射光柵或相位掩膜)的光場(chǎng)的空間依賴的幅度和相位貢獻(xiàn)。設(shè)備200可被使用來(lái)量化相位誤差，以使得誤差可如已描述的那樣被校正。設(shè)備200可包括限定縫隙204、205的孔徑板203。在一個(gè)實(shí)施例中，很好地對(duì)準(zhǔn)的光源206，諸如來(lái)自波長(zhǎng)為入＝633nm的1mW頻率穩(wěn)定的He-Ne(氦-氖)激光器(未示出)的激光束被擴(kuò)展、對(duì)準(zhǔn)，并使得入射指向垂直于元件202。透鏡208被放置成接收來(lái)自縫隙204、205的光的輻射，并使得輻射指向被放置在透鏡208的聚焦面211處的檢測(cè)器陣列210。在一個(gè)例子中，縫隙204、205被放置在元件202后面約5mm處，透鏡208是具有1m焦距的平凸透鏡。透鏡208被放置成使得一級(jí)衍射的光束指向檢測(cè)器陣列210。在特定的實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列210是HAMAMATSU S3903-256Q二極管陣列，它包括256個(gè)具有25μm×500μm的象素尺寸的檢測(cè)器元件。二極管陣列通過使用HAMAMATSU 4070驅(qū)動(dòng)器放大器板被控制。
相應(yīng)于在檢測(cè)器陣列210處的輻射分布的電信號(hào)被傳送到被配置成存儲(chǔ)和分析輻射分布數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器214。也可以使用顯示單元215。在特定的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器214包括National InstrumentsAT-MIO-16XE10數(shù)據(jù)獲取板和計(jì)算機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用LABVIEW程序用NATIONAL INSTRUMENTS LABVIEW軟件執(zhí)行數(shù)據(jù)獲取、分析和數(shù)據(jù)操作，該LABVIEW程序可用來(lái)確定正弦強(qiáng)度圖案的相位、周期和幅度和通過光柵平移得到的圖案的相對(duì)相移。程序和/或數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在硬盤，或在軟盤或CD-ROM或其他計(jì)算機(jī)可讀的媒體上提供。
強(qiáng)度I0的激光光束206(近似平面波光場(chǎng))指向元件202。元件202位于平移平臺(tái)221，并在一個(gè)實(shí)施例中沿著軸220相對(duì)于縫隙204、205平移。在一個(gè)實(shí)施例中，元件202可包括6個(gè)接連的分段222i，i＝1，...6，掃描各個(gè)間隔xib-xia。元件202的結(jié)構(gòu)可以是沿著x軸226具有周期性的。
縫隙204、205可以位于元件202的前表面230或后表面232附近。當(dāng)分段的光柵202相對(duì)于縫隙204、205平移時(shí)，由縫隙204、205和元件202產(chǎn)生的光場(chǎng)作為遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)度圖案在檢測(cè)器陣列210處被記錄。由檢測(cè)器陣列210接收的輻射圖案的分析在下面是參照縫隙204、205討論的，但將會(huì)看到，可以使用其他形狀的孔徑和結(jié)構(gòu)，而且這樣的安排的分析類似于以下的兩個(gè)縫隙的分析。
如圖4所示，在一個(gè)實(shí)施例中，強(qiáng)度I0的入射光束206以角度θdiff入射到元件202，以使得傳播通過元件202和縫隙204、205的光束206的一部分近似垂直于元件202。例如，角度θdiff可相應(yīng)于在衍射的例子中第n衍射級(jí)的衍射角。透鏡208和檢測(cè)器陣列210用來(lái)接收相對(duì)于軸229以角度θ衍射的部分入射光束。如圖2A所示，在衍射實(shí)施例中，光束206以與元件202的衍射級(jí)有關(guān)的角度指向元件202，以使得光束202的明顯部分垂直地離開元件202。在一個(gè)實(shí)施例中，入射光束206可被配置成在不存在孔徑板203的情形下，元件202的衍射級(jí)以θ＝0的角度θ傳播。在另一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備被安排成使得入射和衍射光束形成與元件垂直的相等的角度。這個(gè)安排使得平移平臺(tái)中的線性度的小誤差對(duì)相位測(cè)量的精度的影響最小化。
使用測(cè)量和校正布拉格光柵中的誤差的能力，允許控制寫入條件，以改進(jìn)布拉格光柵的制造。在某些實(shí)施例中，光柵可以在它們被寫入時(shí)被實(shí)時(shí)地校正。例如，在某些實(shí)施例中，光柵可以通過掃描穿過光柵的多個(gè)通道的寫光束而寫入。在每個(gè)通道后，可以進(jìn)行測(cè)量，以使得允許修正以后的通道，校正先前的通道中的誤差。這些誤差可能起于被使用來(lái)寫入光柵的系統(tǒng)，在特定的情形下，誤差可能起于在寫入光柵時(shí)使用的掩膜。
因此，這里描述的技術(shù)可被利用來(lái)在開始光柵寫入之前進(jìn)行校正。然而，這些技術(shù)的某些技術(shù)和其他技術(shù)也可以實(shí)時(shí)地應(yīng)用來(lái)在光柵被寫入時(shí)校正光柵。通過使用這個(gè)方法，有可能校正制造中的誤差，在所述制造期間的誤差來(lái)源和/或它們的大小可能是未知的，或可能在照射期間變化。
這里描述的技術(shù)可應(yīng)用到校正使用單個(gè)相位掩膜寫入的光柵。它們也可應(yīng)用到使用至少兩個(gè)光柵來(lái)寫入布拉格光柵的技術(shù)。例如，第一光柵可產(chǎn)生兩個(gè)衍射的寫光束，它們以后被衍射，以便在布拉格光柵處互相重疊。衍射光束的重新引導(dǎo)可以通過單個(gè)光柵使用該光柵的兩個(gè)分開的部分或使用兩個(gè)分開的光柵來(lái)完成。
參照?qǐng)D5，在方塊312，開始布拉格光柵的寫入。這個(gè)布拉格光柵寫入可包括光柵的單個(gè)掃描。在光柵被掃描一次后，在方塊314，可收集光學(xué)屬性。因此，光學(xué)屬性可以在第一次掃描完成后被收集，或這些屬性的某些屬性可以在掃描光柵期間被測(cè)量。通常，光學(xué)屬性由傳送到剛形成的光柵的光束確定。該光柵對(duì)于光束的影響可被測(cè)量，以便確定該布拉格光柵的性質(zhì)，以及具體地，確定在布拉格光柵中是否產(chǎn)生任何誤差。
通常，該誤差將總計(jì)為相位誤差或幅度誤差?？梢岳枚喾N不同的技術(shù)來(lái)至少近似得出這些誤差的性質(zhì)和幅度。一旦至少近似地知道這些誤差的性質(zhì)和幅度，就可以引入相同幅度和相反方向的相應(yīng)的改變來(lái)補(bǔ)償這些誤差。在某些實(shí)施例中，誤差也可具有改變速率，以及以相反方向的相同的速率的改變可被利用來(lái)校正這些誤差。
一旦測(cè)量光學(xué)屬性，在方塊316，它們就可以與預(yù)期的結(jié)果進(jìn)行比較。如果它們與預(yù)期的結(jié)果一致，在菱形塊318的檢驗(yàn)確定對(duì)于布拉格光柵的寫入是否完成。換句話說，檢驗(yàn)確定打算的次數(shù)的掃描是否完成，或光柵屬性是否達(dá)到它們的最后的值。如果沒有的話，在方塊322繼續(xù)寫入。否則，在方塊320，進(jìn)行最后的測(cè)量。
反之，如果結(jié)果表示已經(jīng)產(chǎn)生誤差(例如，啁啾)，則在方塊324，確定在寫參量中需要的改變。因此，寫參量可以在方塊326被修正，且以后的掃描可引用包含這些校正，以便去除或減小誤差的性質(zhì)。寫處理在方塊328繼續(xù)進(jìn)行，重復(fù)直到另一次掃描。
進(jìn)行校正的方式取決于誤差的性質(zhì)。對(duì)于相位校正，在寫入光束在波導(dǎo)上進(jìn)行掃描時(shí)，可以利用相位掩膜相對(duì)于被寫入的基片或波導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)，來(lái)引入具有相同的速率的、與相位誤差相同的幅度和相反的方向的相位校正。在幅度誤差的情形下，在相位掩膜與波導(dǎo)之間的快速振蕩運(yùn)動(dòng)(即，抖動(dòng))可被使用來(lái)通過有效地洗去或部分地擦除由波導(dǎo)記錄的干涉條圖案而控制布拉格光柵的幅度。對(duì)于使用抖動(dòng)的幅度控制，抖動(dòng)的速度必須比寫光束的掃描更快，以便洗去干涉條紋。增加抖動(dòng)的幅度將減小布拉格光柵的幅度。通常，希望使用最小的抖動(dòng)(接近于零)，來(lái)達(dá)到最大布拉格光柵幅度。在這種情形下，在其中抖動(dòng)幅度已經(jīng)是小的情形下要求發(fā)生增加幅度的幅度校正幾乎是不可能的。如果幅度誤差被表示為為了校正需要增加的光柵幅度，則必須把抖動(dòng)偏向(dither bias)應(yīng)用于整個(gè)光束寫入處理過程。這樣，抖動(dòng)幅度可能增加或減小，以便補(bǔ)償測(cè)量的幅度誤差。然而，通常，除非絕對(duì)必要，應(yīng)當(dāng)避免抖動(dòng)偏向，因?yàn)檫@個(gè)方法會(huì)限制最終得到的布拉格光柵的質(zhì)量，特別是在想要高的反射率的情形下。
相位誤差通常把由相位掩膜產(chǎn)生的干涉圖案向一個(gè)方向或向相反方向移位。校正實(shí)施與錯(cuò)誤的相移相同的幅度的相反的移位。所以，用來(lái)產(chǎn)生干涉圖案的適當(dāng)?shù)囊莆坏娜魏畏椒杀皇褂糜谙辔恍Ｕ?br> 可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行多種不同的測(cè)量來(lái)評(píng)估需要實(shí)施的校正的性質(zhì)、幅度和方向。通常，光線可以傳送到被寫入波導(dǎo)中的光柵，被反射出的部分可被檢驗(yàn)，以確定反射譜。具體地，可以測(cè)量反射光線的譜強(qiáng)度。雖然相位誤差不能專門被確定，但這個(gè)反射的譜強(qiáng)度提供了在推導(dǎo)誤差的性質(zhì)時(shí)有用的信息。
通過在寫處理過程期間把光線射入到光柵，也可以測(cè)量群時(shí)延或色散。群時(shí)延或色散是從被寫入的光柵返回的每個(gè)譜分量或波長(zhǎng)相對(duì)于其它分量的相對(duì)時(shí)延。與譜相位有關(guān)的群時(shí)延可以通過技術(shù)上已知的幾種方法的任一種方法被測(cè)量。替換地，譜相位(相位對(duì)光頻率)可以通過使用干涉儀方法(諸如譜干涉儀)更直接地測(cè)量，在譜干涉儀中，被光柵反射的光與同一個(gè)波長(zhǎng)的穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號(hào)相干涉。最終得到的干涉條紋的相位對(duì)波長(zhǎng)是與光柵的譜相位有關(guān)的。在許多情形下，希望具有恒定的群時(shí)延或零群時(shí)延色散。換句話說，希望所有的顏色或所有的波長(zhǎng)同時(shí)從光柵返回。然而，對(duì)于某些應(yīng)用，光柵設(shè)計(jì)包括特定的、非零色散函數(shù)。色散補(bǔ)償和光相位編碼應(yīng)用是兩個(gè)這樣的例子。
可以進(jìn)行的另一個(gè)測(cè)量是時(shí)間脈沖響應(yīng)。時(shí)間脈沖響應(yīng)也關(guān)系到相位，但它是由群時(shí)延代表的譜域或頻域信息的互補(bǔ)物。時(shí)間脈沖響應(yīng)也給出與幅度有關(guān)的信息。短脈沖可被發(fā)送到正在被寫入的光柵，可測(cè)量所得結(jié)果對(duì)時(shí)間的關(guān)系。這個(gè)信息，與測(cè)量的譜相結(jié)合，通過使用迭代算法可以給出相位的良好的近似。
在某些實(shí)施例中，可以把相對(duì)運(yùn)動(dòng)施加到與被寫入的光柵有關(guān)的相位掩膜或光柵上。例如，在掃描期間可以利用線性相位斜率。線性相位斜率涉及到寫入的光柵或相位掩膜相對(duì)于布拉格光柵的位置隨著寫入光束在布拉格光柵上的位置的線性變化。在不存在誤差的情形下，這個(gè)過程導(dǎo)致布拉格光柵周期隨光柵位置線性地改變。這導(dǎo)致布拉格光柵上的線性啁啾。然而，如果在寫入過程中存在同樣把啁啾加到布拉格光柵上的相位誤差源，這個(gè)過程可被使用來(lái)補(bǔ)償這些誤差。也就是，通過使用在正在被寫入的光柵與被利用來(lái)進(jìn)行寫的光柵之間的適當(dāng)?shù)姆较?、速率和大小的運(yùn)動(dòng)，啁啾可被減小或消除。在其他的實(shí)施例中，相位斜率可以與啁啾的實(shí)際性質(zhì)(它可以是線性的或非線性的)相匹配。
可以測(cè)量光相位對(duì)波長(zhǎng)或時(shí)間的關(guān)系?？梢岳媚承┘夹g(shù)來(lái)直接測(cè)量相位，而且這個(gè)信息可被利用來(lái)在掃描期間或在掃描之間作出適當(dāng)?shù)男Ｕ?br> 為了實(shí)施校而可以測(cè)量的另一個(gè)參量是偏振依賴波長(zhǎng)。因?yàn)橥ǔ２蝗菀卓刂谱罱K被利用于布拉格光柵的光的偏振，所以造成偏振依賴性。偏振依賴性是其中布拉格光柵依賴于輸入光的偏振而產(chǎn)生不同的輸出的情形。更希望的是，光柵在被寫入后，不管偏振情形而給出相同的結(jié)果。這是因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)世界中可被加到布拉格光柵的輸入光具有各種各樣的偏振，且由于花費(fèi)過高而無(wú)法控制這種光的偏振。偏振依賴性是對(duì)于平面波導(dǎo)尤為突出的問題。
以上的測(cè)量可以完成，但它們可以對(duì)于各種不同的偏振重復(fù)進(jìn)行，以便了解每個(gè)參量的偏振依賴性。這個(gè)信息可被利用于相位和/或幅度校正。
在某些實(shí)施例中，寫光束的偏振可被改變，以減小最終的布拉格光柵的偏振依賴性。另外，用紫外線照射光柵會(huì)引起雙折射。應(yīng)力產(chǎn)生雙折射，這導(dǎo)致偏振依賴性。通過控制雙折射的幅度和正負(fù)號(hào)，有可能引入所需量的雙折射，所需量的雙折射補(bǔ)償在波導(dǎo)中固有的雙折射，或在寫入波導(dǎo)布拉格光柵時(shí)不利地引入的雙折射。作為結(jié)果，可以減小偏振依賴性。
相位校正通?？梢酝ㄟ^改變相應(yīng)于干涉條紋在波導(dǎo)上的相應(yīng)位置的干涉條紋在相位掩膜上的位置而被實(shí)施。如果相當(dāng)快速地改變相位掩膜相對(duì)于波導(dǎo)的位置，在所謂的抖動(dòng)的處理過程中，干涉條紋可被洗去。抖動(dòng)是干涉圖案相對(duì)于波導(dǎo)的前后振蕩運(yùn)動(dòng)(例如，正弦運(yùn)動(dòng))，也就是快到足以減小干涉圖案的幅度。幅度被減小，這是因?yàn)槎鄠€(gè)重疊的干涉圖案被寫入，導(dǎo)致有效地洗去干涉條紋。因此，通過抖動(dòng)，可以在以后的掃描中生成減小的幅度，這減小或校正在先前的掃描中的幅度偏差。在某些實(shí)施例中，抖動(dòng)是有利的，因?yàn)樗斐刹祭窆鈻派掀骄凵渎?n0)的持續(xù)改變。這在制造切趾光柵(apodizedgrating)時(shí)是特別重要的。平均折射率的變化會(huì)在頻譜失真方面造成問題。
然而，在某些情形下，幅度和/或相位可以通過修正寫光束的強(qiáng)度而校正。這可包括調(diào)節(jié)寫光束的功率和/或持續(xù)時(shí)間。例如，如果在寫光柵或相位掩膜上的衍射效率有變化，則這會(huì)由于在寫入期間引起照射的變化而導(dǎo)致幅度和/或相位誤差。通過控制激光器功率，可以補(bǔ)償這個(gè)效應(yīng)。
雖然本發(fā)明是對(duì)于有限數(shù)目的實(shí)施例描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到從中作出的多種修正和改變。打算通過附屬權(quán)利要求來(lái)覆蓋屬于本發(fā)明的真實(shí)的精神和范圍內(nèi)所有的這樣的修正和改變。
權(quán)利要求
1.一種方法包括用布拉格光柵寫光束來(lái)照射波導(dǎo)；測(cè)量要被寫入所述波導(dǎo)中的布拉格光柵的特性；確定用來(lái)校正誤差的寫光束的參量；以及修正用來(lái)校正誤差的寫光束的參量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在光柵上的多個(gè)通道中掃描寫光束，以及在以后的通道中校正在先前的通道中的誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括確定與布拉格光柵的相位有關(guān)的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括確定與布拉格光柵的幅度有關(guān)的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括用光線照射布拉格光柵，以及測(cè)量光在與布拉格光柵交互作用后的特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，包括提取有關(guān)布拉格光柵的相位的信息，以及在布拉格光柵寫入期間使用所述信息來(lái)校正布拉格光柵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括測(cè)量布拉格光柵的反射譜強(qiáng)度以及使用反射譜強(qiáng)度來(lái)確定校正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括測(cè)量群時(shí)延，以及在布拉格光柵寫入期間使用有關(guān)群時(shí)延的信息來(lái)實(shí)施對(duì)于光柵的校正。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括測(cè)量時(shí)間脈沖響應(yīng)，以及在布拉格光柵寫入期間使用有關(guān)時(shí)間脈沖響應(yīng)的信息來(lái)進(jìn)行布拉格光柵的校正。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過造成在被使用來(lái)寫布拉格光柵的相位掩膜與波導(dǎo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而校正布拉格光柵。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括提供相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生與正被寫入的布拉格光柵中的相位誤差相同幅度但相反方向的相位校正。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括提供具有與布拉格光柵中的誤差相同的改變速率的校正。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括測(cè)量依賴偏振的波長(zhǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括改變寫光束的偏振，以減小布拉格光柵的偏振依賴性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括引入雙折射來(lái)補(bǔ)償在寫波導(dǎo)期間不利地引起的雙折射。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括引入雙折射來(lái)補(bǔ)償在波導(dǎo)中的雙折射。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括使用抖動(dòng)來(lái)校正正被寫入的波導(dǎo)中的幅度誤差。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括修正寫光束的強(qiáng)度，以校正正被寫入的波導(dǎo)中的誤差。
全文摘要
按照本發(fā)明的某些實(shí)施例，在基片(14)上寫入布拉格(Bragg)光柵(16)的同時(shí)，可以進(jìn)行測(cè)量，以便允許在寫處理過程中作出改變，從而減小在寫入的光柵(16)中可能出現(xiàn)的誤差。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用寫光束(U)的多次掃描。在掃描后，可以測(cè)量正在寫入的光柵(16)的特性，并可以對(duì)于以后的掃描實(shí)施校正。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1470892SQ0314506
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者J·N·斯維特塞爾, A·格倫內(nèi)特－耶普森, J N 斯維特塞爾, 啄諤 耶普森 申請(qǐng)人:英特爾公司