光纖光柵是指光纖表面或內部有光柵的光纖，能實現(xiàn)特定的功能，如溫度傳感等。早期，人們利用激光干涉的方法在光纖上加工光柵，這種方式加工出的光柵周期固定、無法精準加工。飛秒激光的內部加工特性，使其非常適于光纖光柵的加工，在光纖的表面或內部都可加工，定位準確、周期可調。

同時，飛秒激光制備的光纖光柵能夠對多種物理參數(shù)進行探測，如溫度、折射率、彎矩和扭矩等。光纖本身物理、化學性質穩(wěn)定，在一些惡劣環(huán)境中的應用更加突出。

微腔元件

微腔主要是指尺寸在幾微米到幾十微米的微型圓盤，它能夠使大量光限制在一個很小的空間里，使光與物質相互作用在其中得到極大增強，在非線性光學、光信號處理、傳感等領域具有重要應用價值，是現(xiàn)代光學中不可替代的角色。

2015年，Ku等利用飛秒激光雙光子聚合加工，在SU-8中加工出邊緣耦合的回音壁模式光子分子微盤，實現(xiàn)了單模激光的輸出，如圖7所示，標尺為10 μm。通過改變微盤的尺寸，輸出激光的波長可以在很大范圍內調節(jié)。這項工作為三維光電子的集成開辟了一條新道路。

圖7 (a)(c)(e). 二個微盤重疊及其輸出光譜; (b)(d)(f) 三個微盤重疊及其輸出光譜

2016年，Huang等利用飛秒激光直寫技術，加工出兩盤相切的微腔，并系統(tǒng)研究了輸出光與兩盤邊緣距離之間的關系，當邊緣距離為-2 μm時，實現(xiàn)了單波長激光的輸出。

飛秒激光加工精度高，能夠直接加工出高品質因子的微盤激光器。因其具有非常高的加工靈活性，非常容易實現(xiàn)微腔與微控或微腔與其他光電器件的集成，在集成光子光電器件中具有重要應用。

微光學元件的應用

微光學元件因其尺寸微小、結構高度可設計，易于形成陣列、易于與其他系統(tǒng)相集成，能夠實現(xiàn)普通宏觀光學元件無法實現(xiàn)的功能。如微透鏡陣列可實現(xiàn)多焦點并行加工、微透鏡與微流控通道集成等。

2016年，Choi等利用飛秒激光直寫技術，在硼硅酸內部直接加工出菲涅耳透鏡和光波導，實現(xiàn)光學系統(tǒng)的集成，單對菲涅耳透鏡-光波導的效率達到了9%。

除了具有傳統(tǒng)的光傳導作用之外，光波導在量子光學和波導激光中具有重要應用。飛秒激光具有較高的峰值功率，能夠引起較強的非線性效應，適于在透明材料內部進行加工。

微光學元件能夠實現(xiàn)很多傳統(tǒng)光學元件不能實現(xiàn)的功能，在現(xiàn)代光學領域具有重要應用價值。隨著科學技術的發(fā)展，人們對微光學元件的要求越來越高。飛秒激光作為一種高精度的加工手段，在微光學元件的制作中顯得越來越重要。

雖然飛秒激光的加工精度還不夠高、加工效率比較低。但總的來說，飛秒激光加工具有工藝簡單、加工精度高、材料無選擇、能夠進行集成化加工等優(yōu)點，在微光學元件的制備中辦演越來越重要的角色。通過優(yōu)化加工工藝，還可以實現(xiàn)相對高效地加工，為微光學元件的應用發(fā)展提供支持。隨著技術不斷地發(fā)展，飛秒激光加工的缺點將會被克服，成為真正高效、高精度的加工手段，為加工高質量的微光學元件打下堅實基礎。

參考文獻

曹小文,張雷,于永森,陳岐岱 飛秒激光制備微光學元件及其應用. 中國激光, 2017, 44(1):