PTST：位置-时间同步触发器

用于科学研究和工业现代化。

行业挑战

光纤布拉格光栅的工作波长λB如下面方程所示：

λB = 2neff Λ

其中_neff代表有效折射率，它由加工的激光功率决定。在_neff是精确控制及稳定的情况下，光栅周期Λ决定了FBG的工作波长。因此，FBG周期的一致性决定了制造的FBG的质量。

如图1中A所示，光纤纤芯一个加工周期中的每个格点间的间距不均匀，这会造成加工一段长度较长的光纤光栅结构时，无法保证加工结构的周期一致性，因此加工出的光纤光栅的性能参数和品质就会大受影响。其中最主要的影响有两个方面：

由于不同的周期Λ对应不同的工作波长，不均匀的周期会大大展宽FBG的工作带宽。
由于不同周期Λ造成的反射贡献到不同的工作波长，不均匀的周期会造成峰值反射率的下降，无法实现高反射率。

这些影响最终会导致器件性能和加工成品率大打折扣，因此有效控制加工格点之间的间距准确和均匀，保证加工结构的周期一致性，是提高FBG器件性能的决定因素。

技术概述

图1.不具备及具备位置时间同步触发的加工结构对比示意图。其中蓝线表示光纤纤芯，圆点代表激光加工的格点。

在加工FBG时，比较普遍的控制加工结构周期性格点方式是假设位移台速度均匀，通过软件控制相等激光曝光间隔时间，来保持每个加工的格点之间的间距一致。如下方程所述：

Λ = v∆t

其中v是位移台移动的速度，Δt是间隔时间。这种激光加工的方法虽然一定程度上能够实现相对均匀的曝光。然而，在实际加工过程中，位移台是处于一个不断加速和减速的过程，难以完全实现匀速运动。这时候不同的时间的速度可以表示为v+Δv，其中Δv取决于位移台的速度控制精度及位移台的质量及加速度。尤其在位移台高速运动的时候（一般加工通过控制位移台高速移动以节省加工时间），其速度稳定性难以精确控制。这样就会引入ΔΛ=ΔvΔt，导致FBG周期的偏移，影响加工质量，如图1中的A所示。

有效地控制各点之间准确而均匀的间隔，以确保制造的FBG的周期一致，是提高FBG器件性能的决定性因素。为了解决这个问题，Innofocus开发了PTST功能模块，通过精确地同步位置检测和激光触发，实现了在所需位置精确触发激光曝光。

PTST：位置-时间同步触发技术

为了解决这个难题，Innofocus依托自身强大的研发能力，通过对硬件、软件、算法方面的协同攻关，研制出了PTST（位置-时间同步触发）模块，深度集成在Innofocus全球领先的nanoLAB 3D智能激光纳米加工系统的产品架构中。该功能模块可以实现高度智能的激光曝光位置和时间的精确控制。与传统的控制相同的曝光时间间隔不同，PTST精准控制激光曝光时间和激光曝光发生位置的严格同步，即“在需要激光曝光的精准位置上，精准触发需要的激光曝光时间”。这样就避免了每次曝光之间距离的不确定性，以确保每次曝光格点之间间距的一致。正如图1中B所示，光纤纤芯中的结构均匀，保证了加工结构的周期一致性，从而有效确保了加工品质，并提高了加工成品率。