CN111033333A - 加热条件的设定方法、光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法 - Google Patents

加热条件的设定方法、光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法 Download PDF

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Abstract

实现一种加热条件的设定方法、光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法，上述加热条件的设定方法能够对可在实际使用时产生的光纤布拉格光栅的温度上升进行抑制。包括：工序(S11)，在该工序中，基于光纤布拉格光栅的温度系数γ与迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)，确定出使得温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin；以及工序(S12)，在该工序中，以迟豫能量Ed成为下限值Edmin以上的方式，设定对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件(T，t)。

Description

加热条件的设定方法、光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤 激光系统的制造方法
技术领域
本发明涉及光纤布拉格光栅的热陈化的加热条件的设定方法。另外，本发明涉及光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法。
背景技术
已知有一种技术，在该技术中，为了抑制光纤布拉格光栅中可在实际使用时产生的温度上升，而将制造时照射至光纤布拉格光栅的紫外线的能量减小(参照专利文献1)。另外，已知有一种技术，在该技术中，为了抑制光纤布拉格光栅中可在出厂后产生的反射特性的变化，而对出厂前的光纤布拉格光栅实施热陈化(参照专利文献2以及非专利文献1)。
专利文献1:日本专利第5298238号(登记日：2013年6月21日)
专利文献2:日本专利第3153083号(登记日：2001年1月26日)
非专利文献1:T.Erdogan,et.al,"Decay of ultraviolet-induced fiber Bragggratings",Journal of Applied Physics 76,73(1994)
专利文献1所记载的技术需要将制造时照射至光纤布拉格光栅的紫外线的能量减小，因而难以在高反射光纤布拉格光栅的制造中应用。因此，使用专利文献1所记载的技术，难以实现对可在实际使用时产生的温度上升进行抑制的高反射光纤布拉格光栅。另外，专利文献2所记载的技术能够使抑制了可在出厂后产生的反射特性的变化的光纤布拉格光栅出厂，却不能使对可在实际使用时产生的温度上升进行抑制的光纤布拉格光栅出厂。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其主要目的在于，实现一种对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件的设定方法，该加热条件的设定方法能够对可在实际使用时产生的光纤布拉格光栅的温度上升进行抑制。另外，还涉及实现能够对可在实际使用时产生的光纤布拉格光栅的温度上升进行抑制的光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法。
本发明的一个方式所涉及的加热条件的设定方法是对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件的设定方法，上述加热条件的设定方法的特征在于，包括如下工序：基于上述光纤布拉格光栅的温度系数γ与上述光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)，确定出使得温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin；以及以迟豫能量Ed成为下限值Edmin以上的方式，设定对上述光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件。
另外，本发明的一个方式所涉及的光纤布拉格光栅的制造方法的特征在于，包括：设定工序，在该工序中，依据上述的本发明的任一方式的设定方法，设定对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件；以及热陈化工序，在该工序中，以满足由上述设定工序设定出的加热条件的方式对光纤布拉格光栅进行热陈化。
另外，本发明的一个方式所涉及的光纤激光系统的制造方法，至少具备1台光纤激光单元，上述光纤激光单元包括：激励光源；放大用光纤；以及2个光纤布拉格光栅，它们使上述放大用光纤作为共振器发挥作用，且各自的反射率相互不同，上述光纤激光系统的制造方法的特征在于，包括如下工序：使用上述的本发明的任一方式的光纤布拉格光栅的制造方法，对上述2个光纤布拉格光栅的每一个进行制造。
根据本发明，能够实现对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件的设定方法，上述加热条件的设定方法能够对可在实际使用时产生的光纤布拉格光栅的温度上升进行抑制。另外，能够实现光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法，上述光纤布拉格光栅的制造方法以及光纤激光系统的制造方法能够对可在实际使用时产生的光纤布拉格光栅的温度上升进行抑制。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的加热条件设定方法的流程的流程图。
图2表示图1所示的加热条件设定方法的应用例。图2的(a)是针对反射率为99.3％的高反射光纤布拉格光栅，将迟豫能量Ed以及温度系数γ的值点绘至Ed-γ平面而得的图表。图2的(b)是针对反射率为10％的低反射光纤布拉格光栅，将迟豫能量Ed以及温度系数γ的值点绘至Ed-γ平面而得的图表。
图3是表示本发明的第2实施方式所涉及的加热条件设定方法的流程的流程图。
图4表示图3所示的加热条件设定方法的应用例。图4的(a)是将时间序列ICC1(t)、ICC2(t)、以及ICC3(t)点绘至t-ICC平面而得的图表。图4的(b)是将时间序列NCC1(t)、NCC2(t)、以及NCC3(t)点绘至t-NCC平面而得的图表。
图5表示图3所示的加热条件设定方法的应用例。是将时间序列(Ed1(t)、NCC1(t))、(Ed2(t)、NCC2(t))、以及(Ed3(t)、NCC3(t))点绘至Ed-NCC平面而得的图表。
图6是表示可成为图1以及图3所示的加热条件的设定方法的应用对象的光纤布拉格光栅的典型例的立体图。
图7是表示本发明的第3实施方式所涉及的光纤激光系统的制造方法的流程的流程图。
图8是表示可成为图7所示的光纤激光系统的制造方法的应用对象的光纤激光系统的第1典型例的结构的结构图。
图9是表示可成为图7所示的光纤激光系统的制造方法的应用对象的光纤激光系统的第2典型例的结构的结构图。
具体实施方式
〔本发明的原理〕
表示光纤布拉格光栅的长期可靠性的指标之一是温度系数γ[℃/W]。温度系数γ是定义为斜率dτ/dP的量，其中，斜率dτ/dP是在将光纤布拉格光栅的温度τ[℃]视为在光纤布拉格光栅进行导波的光的功率P[W]的函数τ(P)时而定义的斜率dτ/dP。温度系数γ较大的光纤布拉格光栅在实际使用时容易成为高温，长期可靠性较低。另一方面，温度系数γ较小的光纤布拉格光栅在实际使用时难以成为高温，长期可靠性较高。
本申请发明人发现：在热陈化后的光纤布拉格光栅中，在温度系数γ[℃/W]与迟豫能量Ed[eV]之间存在由特定的函数表示的对应关系γ(Ed)。更具体而言，本申请发明人发现：在热陈化后的光纤布拉格光栅中，在温度系数γ[℃/W]与迟豫能量Ed[eV]之间，至少一部分的区域中存在由下述(1)算式所示的线性函数表示的线性的对应关系γ(Ed)。这里，α为负的常数、β为正的常数的、常数α、β根据光纤布拉格光栅的构造来决定。
[公式1]
γ(Ed)＝αEd+β…(1)
热陈化后的光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed由下述(2)算式给出。在下述(2)算式中，k[eV/K]为玻尔兹曼常数，e为基本电荷，ν0为脱离速度，T为加热温度[K]，t为加热时间[秒]。以下，将加热温度T以及加热时间t集中记载为加热条件(T，t)。
[公式2]
Ed＝kTln(v0t)/e…(2)
玻尔兹曼常数k以及基本电荷e是普遍的常数，脱离速度ν0是根据光纤布拉格光栅的构造来决定的常数。因此，若确定了热陈化的加热条件(T，t)，则根据上述(2)算式确定热陈化后的光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed。而且，若确定了热陈化后的光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed，则能够根据上述(1)算式求出热陈化后的光纤布拉格光栅的温度系数γ。相反，若确定了热陈化后的光纤布拉格光栅的温度系数γ，则根据上述(1)算式确定热陈化后的光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed。而且，若确定了热陈化后的光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed，则能够根据上述(2)算式求出热陈化的加热条件(T，t)。
若利用以上的关系，则能够以热陈化后的光纤布拉格光栅的温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的方式，设定热陈化的加热条件(T，t)。以下，通过更具体的实施方式对该情况进行说明。
此外，在本实施方式中，光纤布拉格光栅是指在纤芯写入有光栅的光纤。图6是表示典型的光纤布拉格光栅1的立体图。在图6中，附图标记1表示光纤布拉格光栅，附图标记11表示纤芯，附图标记12表示包层。附图标记11a表示写入于纤芯11的光栅。
〔第1实施方式〕
参照图1对本发明的第1实施方式所涉及的加热条件设定方法S1进行说明。图1是表示加热条件设定方法S1的流程的流程图。加热条件设定方法S1是对光纤布拉格光栅的热陈化的加热条件进行设定的方法，包括以下进行说明的工序S10～S12。此外，在本实施方式中，假设脱离速度ν0已知。在脱离速度ν0未知的情况下，作为第2实施方式，如后述那样，通过实施加热条件设定方法S2所包含的工序S20，确定脱离速度ν0，之后，实施以下进行说明的工序S21、工序S10～S11、以及工序S22即可。
工序S10是将温度系数γ与迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)导出的工序。如上述那样，对应关系γ(Ed)能够由上述(1)算式表示。因此，在本工序中，通过导出上述(1)算式所包含的常数α、β，将对应关系γ(Ed)导出。
工序S10中的常数α、β的导出例如能够如以下那样进行实施。(A)首先，准备n个(n为2以上的自然数)光纤布拉格光栅、即FBG1、FBG2、…、FBGn。这里，FBG1、FBG2、…、FBGn为反射率相同的光纤布拉格光栅。(B)接下来，对各FBGi进行热陈化，直至迟豫能量Ed成为预先决定的值Edi为止(i＝1～n)。这里，Ed1～Edn为相互不同的值。(C)接下来，对热陈化后的各FBGi的温度系数γ的值γi进行实际测量(i＝1～n)。(D)最后，以使表示对应关系γ(Ed)的特定的函数与(Ed1，γ1)、(Ed2，γ2)、…、(Edn，γn)的组按照特定的精度近似的方式、或者最好近似的方式，对该函数所包含的常数的值进行设定。具体而言，以使表示对应关系γ(Ed)的上述(1)算式所示的线性函数与(Ed1，γ1)、(Ed2，γ2)、…、(Edn，γn)的组按照特定的精度近似的方式、或者最好近似的方式，对上述(1)算式所包含的常数α、β进行设定。常数α、β的设定例如能够通过一边一点点地改变常数α、β的值，一边寻找常数α、β的值来实现，其中，常数α、β的值是上述(1)算式所示的线性函数的图表与Ed-γ平面上的点(Ed1，γ1)、(Ed2，γ2)、…、(Edn，γn)的组按照特定的精度近似的、或者最好近似的常数α、β的值。或者，能够通过最小二乘法来实现。
工序S11为如下工序：基于上述(1)算式所示的温度系数γ与迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)，确定出使得温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin。本工序中的下限值Edmin的确定例如能够如以下那样实施。即，基于通过将所希望的上限值γmax代入上述(1)算式而得到的方程式而对Ed求解，并将其解设为下限值Edmin。此外，在本说明书中，“所希望的上限值γmax”是指，例如加热条件设定方法S1的用户任意确定的上限值γmax。
工序S12为如下工序：基于上述(2)算式所示的迟豫能量Ed与加热温度T、加热时间t的关系，以迟豫能量Ed成为由工序S11确定出的下限值Edmin以上的方式，对加热条件(T，t)进行设定。本工序中的加热条件(T，t)的设定例如能够如以下那样实施。即，任意地确定加热温度T的值，基于通过将由工序S11确定出的下限值Edmin代入上述(2)算式而得到的方程式而对t求解，并将该解设为加热时间t。或者，任意地确定加热时间t的值，基于通过将由工序S11确定出的下限值Edmin代入上述(2)算式而得到的方程式对T求解，并将该解设为加热温度T。
如以上那样，根据加热条件设定方法S1，能够以热陈化后的光纤布拉格光栅的温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的方式、即以迟豫能量Ed成为下限值Edmin以上的方式，对热陈化的加热条件(T，t)进行设定。另外，根据包括依据加热条件设定方法S1设定加热条件(T，t)的设定工序、以及依据设定出的加热条件(T，t)对光纤布拉格光栅进行热陈化的热陈化工序的光纤布拉格光栅的制造方法，能够制造使可在实际使用时产生的温度上升得到抑制的光纤布拉格光栅。
此外，上述的工序S10为如下工序：在温度系数γ与迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)未知的情况下，产生实施的需要。因此，在温度系数γ与迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)已知的情况下，能够将上述的工序S10省略。
(应用例)
参照表1以及图2对加热条件设定方法S1的应用例进行说明。
表1是针对反射率为99.3％的高反射光纤布拉格光栅以及反射率为10％的低反射光纤布拉格光栅，列出加热温度T、加热时间t、迟豫能量Ed、温度系数γ的表。表1的第1列以及第2列所示的加热温度T以及加热时间t表示：为了得到具有表1的第3列所示的迟豫能量Ed的光纤布拉格光栅，而由上述的工序S10的(B)实施的陈化的加热条件。表1的第4列所示的温度系数γ是具有表1的第3列所示的迟豫能量Ed的光纤布拉格光栅的温度系数γ，是由上述的工序S10的(C)实际测量出的值。此外，在表1中，将加热温度T的单位设为“℃”，将加热时间t的单位设为“分”。
表1 表1
Figure BDA0002391454490000071
图2的(a)是针对反射率为99.3％的高反射光纤布拉格光栅，将表1中示出的迟豫能量Ed以及温度系数γ的值点绘至Ed-γ平面而得的图表。在图2的(a)中，作为与这些点绘最好地近似的线性函数γ(Ed)，一并示出由上述的工序S10的(D)导出的线性函数γ(Ed)的图表。例如，从图2的(a)看出，在温度系数γ的上限值γmax为0.2℃/W的情况下，由工序S11确定的迟豫能量Ed的下限值Edmin成为2.06eV。
图2的(b)是针对反射率为10％的低反射光纤布拉格光栅，将表1中示出的迟豫能量Ed以及温度系数γ的值点绘至Ed-γ平面而得的图表。在图2的(b)中，作为与这些点绘最好地近似的线性函数γ(Ed)，一并示出由上述的工序S10导出的线性函数γ(Ed)的图表。例如，从图2的(b)看出，在温度系数γ的上限值γmax为0.1℃/W的情况下，由工序S11确定的迟豫能量Ed的下限值Edmin成为1.86eV。
〔第2实施方式〕
参照图3对本发明的第2实施方式所涉及的加热条件设定方法S2进行说明。图3是表示加热条件设定方法S2的流程的流程图。加热条件设定方法S2在加热条件设定方法S1中，省略工序S12，并且在工序S10之前增加工序S20～S21，在工序S11之后增加工序S22。因此，在加热条件设定方法S2中，按照工序S20、工序S21、工序S10、工序S11、工序S22的顺序实施。
工序S20是将归一化耦合常数NCC(Normalized Integrated Coupling Constant)与迟豫能量Ed之间的对应关系NCC(Ed)导出的工序。这里，归一化耦合常数NCC(Ed)是以加热前(时刻t＝0)的ICC为基准进行归一化而得的归一化耦合常数。根据非专利文献1，对应关系NCC(Ed)能够由下述(3)算式表示。因此，在本工序中，将下述(3)算式所包含的常数a、b、c、ν0导出。此外，ν0通过(2)算式而包含于Ed之中。
[公式3]
Figure BDA0002391454490000081
工序S20中的常数a、b、c、ν0的导出例如能够如以下那样实施。(A)首先，准备n个(n为2以上的自然数)光纤布拉格光栅、即、FBG1、FBG2、…、FBGn。这里，FBG1、FBG2、…、FBGn为反射率相同的光纤布拉格光栅。(B)接下来，以温度Ti对各FBGi进行热陈化(i＝1～n)。此时，对各时刻t的最小传输系数Tmin的值Tmini进行实际测量。这里，最小传输系数Tmin是指将传输系数T视为波长λ的函数T(λ)时的最小值。(C)接下来，对各FBGi的各时刻t的耦合常数ICC(Integrated Coupling Constant)的值ICCi(t)进行计算(i＝1～n)。此外，在最小传输系数Tmin与耦合常数ICC之间存在下述(4)算式所示的关系。利用该关系计算ICCi(t)。(D)接下来，对各FBGi的各时刻t的归一化耦合常数NCC的值NCCi(t)进行计算。此外，在耦合常数ICC与归一化耦合常数NCC之间存在下述(5)算式所示的关系。利用该关系计算NCCi(t)。(E)接下来，对各FBGi的各时刻t的迟豫能量Edi(t)进行计算。利用上述(2)算式计算Edi(t)。(F)最后，表示对应关系NCC(Ed)的特定的函数以与(Ed1(t)、NCC1(t))、(Ed2(t)、NCC2(t))、…、(Edn(t)、NCCn(t))的组按照特定的精度近似的方式、或者最好近似的方式，对该函数所包含的常数的值进行设定。具体而言，表示对应关系NCC(Ed)的上述(3)算式所示的函数以与(Ed1(t)、NCC1(t))、(Ed2(t)、NCC2(t))、…、(Edn(t)、NCCn(t))的组按照特定的精度近似的方式、或者最好近似的方式，对上述(3)算式所包含的常数a、b、c、ν0进行设定。此外，常数a、b、c、ν0的设定例如能够通过一边一点点地改变常数a、b、c、ν0的值，一边寻找常数a、b、c、ν0的值来实现，其中，常数a、b、c、ν0的值是上述(3)算式所示的函数的图表与Ed-NCC平面上的点(Ed1(t)、NCC1(t))、点(Ed2(t)、NCC2(t))、…、点(Edn(t)、NCCn(t))的组按照特定的精度近似的、或者最好近似的常数a、b、c、ν0的值。或者，能够通过最小二乘法来实现。
[公式4]
Figure BDA0002391454490000091
[公式5]
Figure BDA0002391454490000092
工序S21为如下工序：基于上述(3)算式所示的归一化耦合常数NCC与迟豫能量Ed之间的对应关系NCC(Ed)，确定出使得归一化耦合常数NCC成为所希望的上限值NCCmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin’。本工序中的下限值Edmin’的确定例如能够如以下那样实施。即，基于通过将所希望的上限值NCCmax代入上述(3)算式而得到的方程式对Ed求解，并将该解设为下限值Edmin’。此外，在本说明书中，“所希望的上限值NCCmax”是指，例如加热条件设定方法S2的用户任意确定的上限值NCCmax。
工序S22为如下工序：将由工序S11确定出的下限值Edmin以及由工序S21确定出的下限值Edmin’中的较大的一方设为Edmax，并基于上述(2)算式所示的迟豫能量Ed与加热温度T、加热时间t的关系，以迟豫能量Ed成为Edmax以上的方式对加热条件(T，t)进行设定。本工序中的加热条件(T，t)的设定例如能够如以下那样实施。即，任意地确定加热温度T的值，基于通过将Edmax代入上述(2)算式而得到的方程式对t求解，并将该解设为加热时间t。或者，任意地确定加热时间t的值，基于通过将Edmax代入上述(2)算式而得到的方程式对T求解，并将该解设为加热温度T。
如以上那样，根据加热条件设定方法S2，能够以热陈化后的光纤布拉格光栅的温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下、并且热陈化后的光纤布拉格光栅的归一化耦合常数NCC成为所希望的上限值NCCmax以下的方式，对热陈化的加热条件(T，t)进行设定。另外，根据包括依据加热条件设定方法S2设定加热条件(T，t)的设定工序、以及依据设定出的加热条件(T，t)对光纤布拉格光栅进行热陈化的热陈化工序的光纤布拉格光栅的制造方法，能够制造使可在实际使用时产生的温度上升得到抑制、并且使可在出厂后产生的反射特性的变化得到抑制的光纤布拉格光栅。
此外，上述的工序S10为在温度系数γ与迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)未知的情况下需要实施的工序。因此，在该对应关系γ(Ed)已知的情况下，能够将上述的工序S10省略。相同地，上述的工序S20是在归一化耦合常数NCC与迟豫能量Ed之间的对应关系NCC(Ed)未知的情况下需要实施的工序。因此，在该对应关系NCC(Ed)已知的情况下，能够将上述的工序S20省略。
另外，在ν0(迟豫常数)的值未知的情况下，对于工序S10中利用的ν0的值而言，利用由工序S20导出的ν0的值。因此，在该情况下，如图3所示，在工序S10之前实施工序S20。若由工序S20决定a、b、c的值，则工序S21能够在任何时间实施，因而可以在工序S10之前实施，可以在工序S10之后且在工序S11之前实施，也可以在工序S11之后实施。在ν0(迟豫常数)的值已知的情况下，也可以在实施了上述的工序S10～S11之后实施上述的工序S20～21。
(应用例)
参照图4、图5、以及表2对加热条件设定方法S2的应用例进行说明。本应用例是在上述的工序20中，将FBG1、FBG2、以及FBG3分别以T1＝250℃、T2＝300℃、以及T3＝350℃进行热陈化的情况下的应用例。
图4的(a)是将由上述的工序S20的(C)得到的时间序列ICC1(t)、ICC2(t)、以及ICC3(t)点绘至t-NCC平面而得的图表。图4的(b)是将由上述的工序S20的(D)得到的时间序列NCC1(t)、NCC2(t)、以及NCC3(t)点绘至t-ICC平面而得的图表。
图5是将上述的工序S20的(F)中参照的时间序列(Ed1(t)、NCC1(t))、(Ed2(t)、NCC2(t))、以及(Ed3(t)、NCC3(t))点绘至Ed-NCC平面而得的图表。图5中，作为与这些点绘最好地近似的关系NCC(Ed)，一并示出由上述的工序S20的(F)导出的关系NCC(Ed)的图表。该关系NCC(Ed)是在由上述(3)算式定义出的关系NCC(Ed)中，将常数a、b、c、ν0如表2所示那样进行设定而得的关系。例如，从图5看出，在归一化耦合常数NCC的上限值NCCmax为0.8dB的情况下，由工序S21确定的迟豫能量Ed的下限值Edmin’成为1.85eV。
[表2]
表2
vo 1.30×10<sup>13</sup>
a 2.4
b 0.92
c -0.02
〔第3实施方式〕
参照图7～图9对本发明的第3实施方式所涉及的光纤激光系统的制造方法S3进行说明。图7是表示制造方法S3的流程的流程图。图8是表示可成为制造方法S3的应用对象的光纤激光系统的第1典型例亦即光纤激光系统FLS的结构的结构图。图9是表示可成为制造方法S3的应用对象的光纤激光系统的第2典型例亦即光纤激光系统FLS的结构的结构图。
在本实施方式中，在对第1典型例的光纤激光系统FLS进行了说明之后，对制造光纤激光系统FLS的制造方法S3进行说明。另外，在对光纤激光系统FLS进行了说明之后，对制造光纤激光系统FLS的制造方法S3进行说明。
(第1典型例的光纤激光系统FLS)
第1典型例的光纤激光系统FLS是用于对加工对象物亦即工件W进行加工的激光装置，如图8所示，具备n个光纤激光单元FLU1～FLUn、n个激光传输光纤LDF1～LDFn、输出合成器OC、输出传输光纤ODF、以及输出头OH。光纤激光单元FLU1～FLUn与激光传输光纤LDF1～LDFn相互一一对应。这里，n为1以上的任意的自然数，表示光纤激光单元FLU1～FLUn以及激光传输光纤LDF1～LDFn的个数。此外，在图5中，示出n＝7的情况下的光纤激光系统FLS的结构例。另外，输出合成器OC具备n个输入端口和1个输出端口。输出合成器OC将输入至各输入端口的n个激光合波为1个激光，并将合波后的激光从输出端口输出。
光纤激光单元FLUi(i为1以上n以下的自然数)生成激光。在本实施方式中，将前方激励型的光纤激光用作光纤激光单元FLU1～FLUn。光纤激光单元FLUi连接于对应的激光传输光纤LDFi的输入端。连接点Pib是通过熔接，将光纤激光单元FLUi的输出端(即放大用光纤AFi的输出端)与激光传输光纤LDFi的输入端连接起来的点。由光纤激光单元FLUi生成的激光输入至该激光传输光纤LDFi。
激光传输光纤LDFi对由对应的光纤激光单元FLUi生成的激光进行导波。激光传输光纤LDF1～LDFn可以是单模光纤，也可以是模数为10以下的少模光纤。
在本实施方式中，将少模光纤用作激光传输光纤LDF1～LDFn。激光传输光纤LDFi的输出端连接于输出合成器OC的输入端口。由光纤激光单元FLUi生成、并被激光传输光纤LDFi进行导波的激光经由该输入端口而输入至输出合成器OC。
输出合成器OC对由光纤激光单元FLU1～FLUn分别生成、并被激光传输光纤LDF1～LDFn分别进行导波的激光进行合波。输出合成器OC的输出端口连接于输出传输光纤ODF的输入端。被输出合成器OC合波后的激光输入至该输出传输光纤ODF。即，输出传输光纤ODF的射入面经由输出合成器OC而耦合于多个光纤激光单元FLUi。
输出传输光纤ODF对被输出合成器OC合波后的激光进行导波。在本实施方式中，将多模光纤用作输出传输光纤ODF。输出传输光纤ODF的输出端连接于输出头OH。另外，在输出头OH与工件W之间设置有空间光学系统(例如凸透镜，图5中未图示)，空间光学系统用于使从输出头OH射出的激光在工件W的表面进行聚焦。被输出合成器OC合波后的激光从该输出头OH射出，并在通过上述空间光学系统进行聚焦的状态下照射于工件W。
此外，在本实施方式中，采用输出合成器OC作为技术方案所记载的合波部的一例。但是，在本发明的一个方式中，也能够采用包含多个凸透镜的空间光学系统作为技术方案所记载的合波部的一例。在该空间光学系统由n个凸透镜构成的情况下，各凸透镜以如下方式配置即可：使从各光纤激光单元FLUi的激光传输光纤LDFi射出的激光聚焦，且将聚焦后的各激光耦合至输出传输光纤ODF的纤芯。
(光纤激光单元的结构)
继续参照图8对光纤激光系统FLS具备的光纤激光单元FLU1的结构进行说明。此外，光纤激光单元FLU2～FLUn也与光纤激光单元FLU1相同地构成。
光纤激光单元FLU1为前方向激励型的光纤激光，如图8所示，具备m个激励光源PS1～PSm、m个激励传输光纤PDF1～PDFm、激励合成器PC、高反射光纤布拉格光栅FBG-HR、放大用光纤AF、低反射光纤布拉格光栅FBG-LR、以及斜光纤布拉格光栅SFBG。即，光纤激光单元FLU1为共振器型的光纤激光单元。激励光源PS1～PSm与激励传输光纤PDF1～PDFm相互一一对应。这里，m为2以上的任意的自然数，表示激励光源PS1～PSm以及激励传输光纤PDF1～PDFm的个数。此外，在图8中，示出m＝6的情况下的光纤激光单元FLU1的结构例。此外，在本实施方式中，高反射光纤布拉格光栅FBG-HR形成于放大用光纤AF的输入端附近，低反射光纤布拉格光栅FBG-LR形成于放大用光纤AF的输出端附近，斜光纤布拉格光栅SFBG形成于低反射光纤布拉格光栅FBG-LR与放大用光纤AF的输出端之间。
激励光源PSj(j为1以上m以下的自然数)生成激励光。在本实施方式中，将激光二极管用作激励光源PS1～PSm。激励光源PSj连接于对应的激励传输光纤PDFj的输入端。由激励光源PSj生成的激励光输入至该激励传输光纤PDFi。
激励传输光纤PDFj对由对应的激励光源PSj生成的激励光进行导波。激励传输光纤PDFj的输出端连接于激励合成器PC的输入端口。由激励光源PSj生成、并被激励传输光纤PDFj进行导波的激励光经由该输入端口而输入至激励合成器PC。
激励合成器PC对由激励光源PS1～PSm分别生成、并被激励传输光纤PDF1～PDFm分别进行导波的激励光进行合波。激励合成器PC的输出端口经由高反射光纤布拉格光栅FBG-HR而连接于放大用光纤AF的输入端。连接点Pia是通过熔接，将激励合成器PC的输出端口与放大用光纤AF的输入端连接起来的点。被激励合成器PC合波后的激励光中的、透过了高反射光纤布拉格光栅FBG-HR的激励光输入至放大用光纤AF。
放大用光纤AF使用透过了高反射光纤布拉格光栅FBG-HR的激励光生成激光。在本实施方式中，将在纤芯添加有稀土类元素(例如Yb)的双包层光纤(拉曼增益系数＝1×10-13[1/W])用作放大用光纤AF。透过了高反射光纤布拉格光栅FBG-HR的激励光用于将该稀土类元素维持在反转分布状态。放大用光纤AF的输出端经由低反射光纤布拉格光栅FBG-LR而连接于激光传输光纤LDF1的输入端。高反射光纤布拉格光栅FBG-HR在某个波长λ(例如，1060nm)中作为反射镜发挥作用(反射率例如成为99％)，低反射光纤布拉格光栅FBG-LR在该波长λ中作为半透半反镜发挥作用(反射率例如成为10％)。因此，放大用光纤AF与高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR一起，构成对波长λ的激光进行振荡的共振器。由放大用光纤AF生成的激光中的、透过了该低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的激光输入至激光传输光纤LDF1。
斜光纤布拉格光栅SFBG使属于波段的光优先于不属于该波段的光地耦合至包层，上述波段包括具有与由放大用光纤AF生成的激光的波长对应的波长的受激拉曼散射光。作为其结果，斜光纤布拉格光栅SFBG构成为，使受激拉曼散射光优先于激光损耗。
因此，因由放大用光纤AF生成的激光产生的受激拉曼散射光在通过斜光纤布拉格光栅SFBG的过程中移至包层。这样，在由高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR构成的共振器的后段形成有斜光纤布拉格光栅SFBG，从而能够将在该共振器产生的受激拉曼散射光去除。
此外，优选在斜光纤布拉格光栅SFBG与放大用光纤AF的输出端之间，设置有使移至包层的光漏出至外部的包层模式剥离器(图8中不进行图示)。根据该结构，能够使移至包层的受激拉曼散射光迅速地漏出至外部，而不留在包层。
如以上那样构成的斜光纤布拉格光栅SFBG以及包层模式剥离器作为相对于受激拉曼散射光的滤波元件发挥作用。
此外，在本实施方式中，将前方激励型的光纤激光用作光纤激光单元FLU1～FLUn，但本发明并不限定于此。即，在本发明中，能够将后方激励型的光纤激光用作光纤激光单元FLU1～FLUn，也能够将双方向激励型的光纤激光用作光纤激光单元FLU1～FLUn。
(制造方法S3)
图7中示出的制造方法S3是对图8中示出的光纤激光系统FLS进行制造的制造方法，包括以下进行说明的工序S31～S33、以及在工序S32与工序S33之间实施的加热条件设定方法S1。此外，制造方法S3所包含的加热条件设定方法S1与图1中示出的加热条件设定方法S1相同，因而在本实施方式中，将其说明省略。
工序S31为如下工序：在放大用光纤AF的两端部附近，分别形成高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR。
工序S32为如下工序：在放大用光纤AF的一个端部附近，形成斜光纤布拉格光栅SFBG。更具体而言，为如下工序：将放大用光纤AF的两端部中的、形成低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的一侧的端部作为输出端，并在低反射光纤布拉格光栅FBG-LR与放大用光纤AF的输出端之间形成斜光纤布拉格光栅SFBG。
工序S33为如下工序：依据由加热条件设定方法S1设定出的加热条件(T，t)，对高反射光纤布拉格光栅FBG-HR、低反射光纤布拉格光栅FBG-LR、以及斜光纤布拉格光栅SFBG进行热陈化。
如以上那样，制造方法S3包括依据加热条件设定方法S1设定加热条件(T，t)的设定工序、以及依据设定出的加热条件(T，t)对光纤布拉格光栅进行热陈化的热陈化工序。因此，根据制造方法S3，能够以热陈化后的高反射光纤布拉格光栅FBG-HR、低反射光纤布拉格光栅FBG-LR、以及斜光纤布拉格光栅SFBG的各自的温度系数γ分别成为所希望的上限值γmax以下的方式、即以迟豫能量Ed成为下限值Edmin以上的方式，对热陈化的加热条件(T，t)进行设定。另外，根据制造方法S3，能够制造使可在实际使用时产生的温度上升得到抑制的光纤激光系统FLS。
此外，在制造方法S3所包含的加热条件设定方法S1中，相对于高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的每一个进行设定的加热条件(T，t)分别以热陈化后的光纤布拉格光栅的温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的方式、即以迟豫能量Ed成为下限值Edmin以上的方式进行设定。因此，相对于高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的每一个进行设定的加热条件(T，t)可以不同，也可以相同。但是，低反射光纤布拉格光栅FBG-LR以及斜光纤布拉格光栅SFBG形成于相互接近的位置，因而依据相同的加热条件(T，t)被热陈化。因此，优选针对低反射光纤布拉格光栅FBG-LR以及斜光纤布拉格光栅SFBG这两方，以满足上述的条件的方式设定加热条件(T，t)。
此外，在针对低反射光纤布拉格光栅FBG-LR以及斜光纤布拉格光栅SFBG这两方，难以设定满足上述的条件那样的加热条件(T，t)的情况下，也可以如参照图9进行后述的光纤布拉格光栅1C那样，采用在与放大光纤FA不同的光纤的纤芯写入作为斜光纤布拉格光栅SFBG发挥作用的光栅的结构。
另外，在本实施方式中，对斜光纤布拉格光栅SFBG以及包层模式剥离器形成在低反射光纤布拉格光栅FBG-LR与放大用光纤AF的输出端之间的情况进行了说明。但是，斜光纤布拉格光栅SFBG以及包层模式剥离器也可以形成于高反射光纤布拉格光栅FBG-HR与放大用光纤AF的输入端之间，也可以形成于低反射光纤布拉格光栅FBG-LR与放大用光纤AF的输出端之间、以及高反射光纤布拉格光栅FBG-HR与放大用光纤AF的输入端之间这两方。
另外，存在以提高紫外线的感受性为目的而在放大用光纤AF添加有硼的情况。无论在光纤激光系统FLS采用的放大用光纤AF是否添加有硼，都能够适当地利用包括加热条件设定方法S1的制造方法S3。
另外，制造方法S3也可以确定为：包括图3中示出的加热条件设定方法S2，来代替图1中示出的加热条件设定方法S1。
(第2典型例的光纤激光系统FLS)
如图9所示，第2典型例的光纤激光系统FLS具备1个光纤激光单元FLU1，来代替第1典型例的光纤激光系统FLS(图8参照)所具备的n个光纤激光单元FLUi。第2典型例的光纤激光系统FLS所具备的光纤激光单元FLU1具有与第1典型例的光纤激光系统FLS所具备的光纤激光单元FLU1相同的结构。但是，光纤激光系统FLS所具备的光纤激光单元FLU1与光纤激光系统FLS所具备的光纤激光单元FLU1相比，在如下方面不同：高反射光纤布拉格光栅FBG-HR、低反射光纤布拉格光栅FBG-LR、以及斜光纤布拉格光栅SFBG的每一个并非直接形成于放大用光纤AF，而是分别形成于与放大用光纤AF不同的光纤。
因此，如图9所示，光纤激光系统FLS具备：光纤布拉格光栅1A，其是写入有作为高反射光纤布拉格光栅FBG-HR发挥作用的光栅的光纤；光纤布拉格光栅1B，其是写入有作为低反射光纤布拉格光栅FBG-LR发挥作用的光栅的光纤；以及光纤布拉格光栅1C，其是写入有作为斜光纤布拉格光栅SFBG发挥作用的光栅的光纤。此外，光纤布拉格光栅1A、1B与图6中示出的光纤布拉格光栅1相同地构成，除写入于纤芯的光栅相对于光纤的横截面具有斜率这方面，光纤布拉格光栅1C与光纤布拉格光栅1相同地构成。
光纤布拉格光栅1A的射入端在连接点Pa连接于激励合成器PC的输出端口，光纤布拉格光栅1A的射出端在连接点Pb连接于放大用光纤AF的输入端。光纤布拉格光栅1B的射入端在连接点Pc连接于放大用光纤的输出端，光纤布拉格光栅1B的射出端在连接点Pd连接于光纤布拉格光栅1C的射入端。光纤布拉格光栅1C的射入端在连接点Pd连接于光纤布拉格光栅1B的输出端，光纤布拉格光栅1C的射出端在连接点Pe连接于输出传输光纤ODF的射入端面。此外，在各连接点Pa、Pb、Pc、Pd、Pe，各光纤彼此通过熔接而连接。
(制造方法S3的变形例)
图9中示出的光纤激光系统FLS能够使用将图7中示出的制造方法S3的一部分变形而得的变形例进行制造。这里，在变形例的制造方法S3中仅对从图7中示出的制造方法S3变更的方面进行说明。
变形例的制造方法S3所包含的工序S31为如下工序：代替放大用光纤AF的两端部附近，而在2个光纤分别形成高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR。此外，在变形例的制造方法S3中，形成高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的每一个的光纤与放大用光纤AF不同，并未添加有镱。
变形例的制造方法S3所包含的工序S32为如下工序：代替放大用光纤AF的一个端部附近，而在1个光纤形成斜光纤布拉格光栅SFBG。
变形例的制造方法S3所包含的工序S33是与图7中示出的制造方法S3所包含的工序S33相同的工序。
变形例的制造方法S3还包括在工序S33之后实施的工序，即为如下工序：(1)在放大用光纤AF的一个端部熔接形成有高反射光纤布拉格光栅FBG-HR的光纤，(2)在放大用光纤AF的另一个端部熔接形成有低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的光纤，(3)在低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的端部中的与放大用光纤AF相反的一侧的端部熔接形成有斜光纤布拉格光栅SFBG的光纤。
变形例的制造方法S3起到与图7中示出的制造方法S3相同的效果。另外，根据变形例的制造方法S3，能够制造使可在实际使用时产生的温度上升得到抑制的光纤激光系统FLS。
根据图7中示出的制造方法S3的说明以及变形例的制造方法S3的说明可知，包括加热条件设定方法S1的制造方法S3能够应用于在添加有镱的光纤(例如放大用光纤AF)形成光纤布拉格光栅或者斜光纤布拉格光栅的情况，也能够应用于在未添加有镱的光纤形成光纤布拉格光栅或者斜光纤布拉格光栅的情况。
另外，在制造光纤激光系统FLS或者光纤激光系统FLS的情况下，例如能够根据相对于3个光纤布拉格光栅的每一个设定的加热条件(T，t)，适当地确定(1)相对于单一的光纤亦即放大用光纤AF形成3个光纤布拉格光栅(高反射光纤布拉格光栅FBG-HR、低反射光纤布拉格光栅FBG-LR、以及斜光纤布拉格光栅SFBG)(参照图8)、或(2)相对于3个不同的光纤分别形成3个光纤布拉格光栅(参照图9)。另外，在制造方法S3中，也能够采用如下结构：3个光纤布拉格光栅中的、高反射光纤布拉格光栅FBG-HR以及低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的至少任一方形成于放大用光纤，除此之外的光纤布拉格光栅形成于不同的光纤。
〔总结〕
本发明的一个实施方式所涉及的加热条件的设定方法(加热条件设定方法S1、S2)是对光纤布拉格光栅(高反射光纤布拉格光栅FBG-HR、低反射光纤布拉格光栅FBG-LR、以及斜光纤布拉格光栅SFBG)进行热陈化时的加热条件的设定方法，上述加热条件的设定方法的特征在于，包括：工序(S11)，在该工序中，基于上述光纤布拉格光栅的温度系数γ与上述光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)，确定出使得温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin；以及工序(S12、S22)，在该工序中，以迟豫能量Ed成为下限值Edmin以上的方式，设定对上述光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件(T，t)。
另外，本发明的一个实施方式所涉及的加热条件的设定方法(加热条件设定方法S1、S2)优选还包括工序(S10)，在该工序中，根据进行热陈化直至迟豫能量Ed成为预先决定的值Ed1、Ed2、…、Edn(n为2以上的自然数)为止的光纤布拉格光栅的温度系数γ1、γ2、…、γn，导出对应关系γ(Ed)。
另外，在本发明的一个实施方式所涉及的加热条件的设定方法中，优选对应关系γ(Ed)是在至少一部分的区域为线性的对应关系。
另外，本发明的一个实施方式所涉及的加热条件的设定方法(加热条件设定方法S2)优选还包括工序(S21)，在该工序中，基于上述光纤布拉格光栅的归一化耦合常数NCC与上述光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed之间的对应关系NCC(Ed)，确定出使得归一化耦合常数NCC成为所希望的上限值NCCmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin’，设定上述加热条件的工序(S22)为如下工序；将上述下限值Edmin以及上述下限值Edmin’中的较大的一方设为Edmax，并以上述迟豫能量Ed成为Edmax以上的方式，设定对上述光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件。
另外，本发明的一个实施方式所涉及的光纤布拉格光栅(1、1A、1B、1C、以及在两端部附近形成有高反射光纤布拉格光栅FBG-HR和低反射光纤布拉格光栅FBG-LR的放大用光纤AF)的制造方法的特征在于，包括：设定工序，在该工序中，依据上述设定方法(加热条件设定方法S1、S2)，设定对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件；以及热陈化工序(S33)，在该工序中，以满足由上述设定工序设定出的加热条件的方式对光纤布拉格光栅进行热陈化。
另外，本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统(FLS)的制造方法(S3)至少具备1台光纤激光单元(FLUi)，上述光纤激光单元(FLUi)包括：激励光源(PSj)；放大用光纤(AF)；以及2个光纤布拉格光栅(FBG-HR、FBG-LR)，它们使上述放大用光纤作为共振器发挥作用，且各自的反射率相互不同，上述光纤激光系统的制造方法的特征在于，包括如下工序：使用本发明的一个实施方式所涉及的光纤布拉格光栅的制造方法，对上述2个光纤布拉格光栅的每一个进行制造。
另外，在本发明的一个实施方式所涉及的光纤激光系统的制造方法(S3)中，优选上述光纤激光单元(FLUi)还包括斜光纤布拉格光栅(SFBG)，上述斜光纤布拉格光栅(SFBG)使与由放大用光纤(AF)生成的激光对应的受激拉曼散射光优先于上述激光损耗，上述光纤激光系统的制造方法还包括如下工序：使用本发明的一个实施方式所涉及的光纤布拉格光栅的制造方法，对上述斜光纤布拉格光栅进行制造。
〔附注事项〕
本发明并不限定于上述的各实施方式，而能够在权利要求所示出的范围内进行各种变更，将分别公开在不同的实施方式的技术方式适当地组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。
附图标记说明：
S1…加热条件设定方法；S10…导出对应关系γ(Ed)的工序；S11…确定迟豫能量Ed的下限值Edmin的工序；S12…设定加热条件(T，t)的工序；S2…加热条件设定方法；S21…导出对应关系NCC(Ed)的工序；S22…确定迟豫能量Ed的下限值Edmin’的工序；S23…设定加热条件(T，t)的工序；S3…制造方法；S31…形成光纤布拉格光栅的工序；S32…形成斜光纤布拉格光栅的工序；S33…对光纤布拉格光栅进行热陈化的工序。

Claims (7)

1.一种加热条件的设定方法，是对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件的设定方法，
所述加热条件的设定方法的特征在于，包括如下工序：
基于所述光纤布拉格光栅的温度系数γ与所述光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed之间的对应关系γ(Ed)，确定出使得温度系数γ成为所希望的上限值γmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin；以及
以迟豫能量Ed成为下限值Edmin以上的方式，设定对所述光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件。
2.根据权利要求1所述的加热条件的设定方法，其特征在于，
所述加热条件的设定方法还包括如下工序：根据进行热陈化直至迟豫能量Ed成为预先决定的值Ed1、Ed2、…、Edn为止的光纤布拉格光栅的温度系数γ1、γ2、…、γn，导出对应关系γ(Ed)，其中，n为2以上的自然数。
3.根据权利要求1或2所述的加热条件的设定方法，其特征在于，
对应关系γ(Ed)在至少一部分的区域为线性的对应关系。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的加热条件的设定方法，其特征在于，
所述加热条件的设定方法还包括如下工序：基于所述光纤布拉格光栅的归一化耦合常数NCC与所述光纤布拉格光栅的迟豫能量Ed之间的对应关系NCC(Ed)，确定出使得归一化耦合常数NCC成为所希望的上限值NCCmax以下的、迟豫能量Ed的下限值Edmin’，
设定所述加热条件的工序为如下工序：将所述下限值Edmin以及所述下限值Edmin’中的较大的一方设为Edmax，并以所述迟豫能量Ed成为Edmax以上的方式，设定对所述光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件。
5.一种光纤布拉格光栅的制造方法，其特征在于，包括：
设定工序，在该工序中，依据权利要求1～4中任一项所述的加热条件的设定方法，设定对光纤布拉格光栅进行热陈化时的加热条件；以及
热陈化工序，在该工序中，以满足由所述设定工序设定出的加热条件的方式对所述光纤布拉格光栅进行热陈化。
6.一种光纤激光系统的制造方法，所述光纤激光系统至少具备1台光纤激光单元，所述光纤激光单元包括：激励光源；放大用光纤；以及2个光纤布拉格光栅，它们使所述放大用光纤作为共振器发挥作用，且各自的反射率相互不同，
所述光纤激光系统的制造方法的特征在于，包括如下工序：
使用权利要求5所述的光纤布拉格光栅的制造方法，对所述2个光纤布拉格光栅的每一个进行制造。
7.根据权利要求6所述的光纤激光系统的制造方法，其特征在于，
所述光纤激光单元还包括斜光纤布拉格光栅，所述斜光纤布拉格光栅使具有与由放大用光纤生成的激光的波长对应的波长的受激拉曼散射光优先于所述激光进行损耗，
所述光纤激光系统的制造方法还包括如下工序：使用所述光纤布拉格光栅的制造方法，对所述斜光纤布拉格光栅进行制造。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004325796A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 光導波路型回折格子素子製造方法
CN102362204A (zh) * 2009-01-21 2012-02-22 印度信息技术部秘书处 一种制作稳定的布拉格光纤光栅(fbg)的工艺与系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2133849C (en) 1993-11-12 1999-08-17 Turan Erdogan Method for making stable optical devices employing radiation-induced index changes
CA2418888A1 (en) * 2003-02-14 2004-08-14 Teraxion Inc A method and apparatus to improve chirped fiber bragg grating gain flattening filters
JP5298238B2 (ja) 2010-03-30 2013-09-25 株式会社フジクラ 光ファイバグレーティングの製造方法、光ファイバグレーティング及びファイバレーザ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004325796A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 光導波路型回折格子素子製造方法
CN102362204A (zh) * 2009-01-21 2012-02-22 印度信息技术部秘书处 一种制作稳定的布拉格光纤光栅(fbg)的工艺与系统

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