3.2 參數校準
3.2.2 相位光罩週期校準
每次移動平台步進的固定距離 ，必須是光罩週期的整數倍，否 則在每次移動以後，便會產生一個預期之外的相位偏移。因此，決定 了合理的 以後，再加上經模擬所得的相位偏移
zs
zs ∆zs，這樣的移動距
離才會符合需求。以製作 4 公分長的光纖光柵為例，當光柵週期為 0.5um 時，其包含的光柵週期數目為 8 萬個，如果估計一個週期的誤 差僅為 0.01nm，總累積誤差就會達到 0.8um，是一個週期的 1.6 倍，
因此校準相位光罩的週期，也是重要的工作之一。
此處引入「側向繞射干涉法」（Side diffraction interference method）
[13]來推測相位光罩的週期，實驗裝置為一套改進自（圖 3.2）架構 的干涉儀，如圖（圖 3.7）。
圖 3.7: 「側向繞射干涉法」實驗架構示意圖
SL SL
M He-Ne laser
HWP
SL 3X
PBS
M HWP
SL BS M
A CCD
Figer Bragg grating ΘB
圖 3.8: 相位光罩週期測定的操作原理
氦氖雷射經過球面透鏡三倍擴束以後，以半波片（Half Wave Plate, HWP）改變偏振方向，接著由偏極化分波片（Polarization Beam Splitter, PBS）將雷射光分離成各為 s、p 偏振態的二道光，其中一道為偵測 光（Probe beam），由球面透鏡將光束側向聚焦到光纖光柵處的纖核 上；另一道為參考光（Reference beam），再次經過半波片把偏振態調 整到與偵測光相同以便產生干涉；此外，為使二道光強度近似，使干 涉現象更為明顯，參考光再經過衰減片（Attenuator, A）以後，才以 分波片（Beam Splitter, BS）將二道光重新匯聚，產生干涉，並以 CCD 偵測此干涉光。
藉由 CCD 所顯示的干涉條紋強度分佈，可看出各條紋的明暗分 佈，若相鄰兩亮（暗）紋 1 和 2 間的距離為zp−p，相位差為2π ，則與 亮（暗）紋 1 距離為∆z位置的相位，即是
p
zp
z
−
⋅ ∆
= π
θ 2 (令0≤θ <2π)。
在實驗開始時，先記錄移動雷射干涉測距儀的初始讀值 ，與該 位置的相位，以移動平台平移標的距離 200um 以後，再以 PZT 前後 微調移動至與初始位置同相位的位置以後，再紀錄下該位置的讀值
2，兩讀值的差 1，即為週期的整數倍，實驗結果如（圖 3.9）。
z1
z ∆z= z2 −z
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 534.7
534.8 534.9 535.0 535.1 535.2 535.3 535.4 535.5
Grating Period Experiment Data
Measurement Number
Graing Period (nm)
200000 200200 200400 200600 200800 201000 201200 201400
Step Size (nm)
圖 3.9: 相位光罩週期測定結果
當步進距離大於 201000nm（或小於 200400nm）時，表示 PZT 多（或少）移動了一個週期的距離。然而每次的讀值並不穩定，據此 推算出的光纖光柵週期自然也不規則，由實驗結果顯示，光纖光柵週 期的誤差變動幅度可能達到 0.4nm，根據實際製作的光纖光柵長度 4cm 推算，最大累積誤差量則會達到 29.9um，高達週期的 56 倍。
統計出平均步進距離以後，將這個距離應用到曝照系統上，令每 一步的步進距離均為zs，曝照時間固定，並觀察反射頻譜在曝照時的 消長情況，若這個步進距離確為週期的整數倍，反射率應該會持續增 長，否則當位移誤差累積到二分之一週期，即會出現相位反轉，使該 對應波長處的頻譜凹陷。根據這個現象再去調整zs，最終選擇的相對 最佳固定步進距離為 200.629um，對應的相位光罩週期為 535.011nm。
這個實驗的注意事項，比起 3.2.1 節「小高斯光束參數校準」中 更多，除了光纖光柵表面的清潔、雷射及環境的穩定以外，由於校準 的主要依據是來自雷射干涉測距儀的讀值，要求的精確度比起 3.2.1 節的實驗更高。實驗結果則顯示，目前實驗平台的穩定度還不夠理想。