DE19605062C1 - Long Bragg diffraction grating manufacturing method in monomode optical fibre - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines langen Bragg-Gitters in einer optischen Monomodefaser. Derartige Bragg-Gitter sind für eine Reihe von Anwendungen, so z. B. für Dispersionskompensation, interessant. Die realisierbare Gitterlänge ist durch die bisherigen Herstellungsverfahren i.a. jedoch begrenzt.The invention relates to a method for generating a long Bragg grating in an optical single-mode fiber. Such Bragg gratings are suitable for a number of applications, e.g. B. for Dispersion compensation, interesting. The realizable Grid length is due to previous manufacturing processes i.a. however limited.
Aus der WO 92/07289 ist ein Verfahren zur Erzeugung langer Bragg-Gitter in optischen Fasern bekannt, bei dem nach einem Einschreibevorgang die Faser so weiterbewegt wird, daß das sich anschließende, unbelichtete Faserstück und ein Teil des bereits hergestellten Bragg-Gitters in den Belichtungsbereich gelangen. Anschließend wird ein erneuter Einschreibevorgang vorgenommen. Zwischen dem bereits hergestellten Bragg-Gitter und dem weiteren Bragg-Gitter ist die Phasenlage rein zufällig und bei dem beschriebenen Verfahren nicht von Interesse.WO 92/07289 describes a method for producing long ones Bragg grating known in optical fibers, in which after a Enrollment process the fiber is moved so that the subsequent, unexposed piece of fiber and part of the already manufactured Bragg grating reach the exposure area. A new registration process is then carried out. Between the already made Bragg grating and the other one Bragg grating, the phase position is purely random and at that described methods of interest.
In Electronics Letters, Vol. 30, Nr. 9 (1994), Seiten 707 bis 709, wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine in Faserlängsrichtung bewegbar gehalterte optische Monomode-Faser verwendet wird und das Bragg-Gitter als Gitter höherer Ordnung unter Verwendung einer Amplitudenmaske ausgeführt wird. Dabei ist die maximale Länge des Gitters durch die Maße der Maske bestimmt und außerdem entstehen durch die Amplitudenmaske im Gegensatz zur Phasenmaske erhebliche Leistungsverluste.In Electronics Letters, Vol. 30, No. 9 (1994), pages 707 to 709, a method is described in which an in Fiber longitudinal direction movable optical single-mode fiber is used and the Bragg grating as a higher order grating is performed using an amplitude mask. Here is the maximum length of the grid through the dimensions of the mask determined and also arise from the amplitude mask in the In contrast to the phase mask, considerable power losses.
Aus IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 7, Nr. 1 (1995), Seiten 78 bis 80, wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung langer Gitterstrukturen beschrieben. Die mit diesem Verfahren nach einander geschriebenen Bragg-Gitter haben zwar zueinander eine bestimmte Phasenlage. Diese Phasenlage wird jedoch nicht über eine optische Auswertevorrichtunge erfaßt und feinabgestimmt.From IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 7, No. 1 (1995), Pages 78 to 80, is also a manufacturing process long lattice structures. The following with this procedure Bragg grids written to each other have a certain relationship to one another Phase position. However, this phase position is not an optical one Evaluation devices detected and fine-tuned.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein technologisch einfaches Verfahren zur Erzeugung eines langen Bragg-Gitters in einer optischen Monomodefaser anzugeben, dessen spektrale Eigenschaften besser bestimmt werden können.The object of the invention is a technologically simple Method of creating a long Bragg grating in one specify optical single-mode fiber, its spectral Properties can be better determined.
Die Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 genannten Verfahrensschritten gelöst. Vorteilhafte Varianten des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.The task is with those mentioned in claim 1 Process steps solved. Advantageous variants of the Procedures result from the subclaims.
Wesentlich an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die Länge des Bragg-Gitters durch einzelne, aufeinander folgende Einschreibvorgänge erreicht wird. Durch die Auswertung der in Querrichtung transmittierten Strahlungsintensität des bereits mit einem Bragg-Gitter versehenen Teils der Faser, bei erneuter leistungsarmer Belichtung der Faser, wird dieses Teilstück in eine bestimmte Phasenlage gebracht, und an das bereits vorhandene Bragg-Gitter ein oder mehrere weitere Gitter angesetzt.It is essential in the method according to the invention that the length of the Bragg grid by individual, successive Enrollment is achieved. By evaluating the in Transversely transmitted radiation intensity of the already part of the fiber provided with a Bragg grating, when renewed low power exposure of the fiber, this section is in brought a certain phase position, and already at that existing Bragg grids one or more additional grids scheduled.
Dabei können die im Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte mit den in den Unteransprüchen genannten Schritten variiert werden.The method steps mentioned in claim 1 can be used the steps mentioned in the subclaims can be varied.
Mit dem Verfahren können Gitter üblicher Länge von 100 mm nahezu beliebig verlängert werden.With the method, grids of usual length of 100 mm can be almost can be extended as desired.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß ohne größeren zusätzlichen technischen Aufwand nahezu beliebig lange Bragg-Gitter herstellbar sind. The advantage of the method is that without major additional technical effort for almost any length of time Bragg grids can be produced.
Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:The invention is intended to be explained in more detail below using exemplary embodiments are explained. The drawings show:
Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Phasenmaske als Strahlteiler und zwei Spiegeln zur Überlagerung der Teil strahlen; Figure 1 shows an arrangement for performing the method with a phase mask as a beam splitter and two mirrors for superimposing the part.
Fig. 2 eine zu Fig. 1 gehörige Darstellung mit einer Phasenmaske am Ende der Faser; FIG. 2 shows a representation belonging to FIG. 1 with a phase mask at the end of the fiber;
Fig. 3 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit einer Einrichtung zur Erfassung der Leistungsverteilung; Fig. 3 shows an arrangement according to Figure 1 with a device for detecting the power distribution.
Fig. 4 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit verstellbaren Spiegeln;4 shows an arrangement for performing the method with adjustable mirrors.
Fig. 5 eine Anordnung gemäß Fig. 4 mit einer Einrichtung zur Erfassung der Leistungsschwankung; FIG. 5 shows an arrangement according to Figure 4 with a device for detecting the power fluctuation.
Fig. 6 eine Anordnung zur Erfassung der Leistungsschwankungen bei Feinabstimmung der Phasenlage zwischen dem bereits geschriebenen Gitter und dem Interferenzstreifen muster. Fig. 6 shows an arrangement for detecting the power fluctuations when fine-tuning the phase position between the grid already written and the interference fringe.
Die Fig. 1 bis 6 stellen Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Fig. 1 zeigt eine Monomodefaser 1 mit dem Belichtungsbereich 2. Auf das einzuschreibende Bragg-Gitter 4 ist die Spiegelanordnung 5 gerichtet. Der Strahl 7 des Einschreiblasers trifft auf eine gechirpte Phasenmaske 6 als Strahlteiler. Figs. 1 to 6 show arrangements for performing the method according to the invention. Fig. 1 shows a single-mode fiber 1 to the exposure region 2. The mirror arrangement 5 is directed onto the Bragg grating 4 to be written . The beam 7 of the write-in laser strikes a chirped phase mask 6 as a beam splitter.
In der Fig. 2 ist die Spiegelanordnung 5 an das Ende der gechirpten Phasenmaske 6 verschoben.In FIG. 2, the mirror assembly 5 is shifted to the end of the chirped phase mask 6.
Nach der Fig. 3 ist ein Sensor 8 mit örtlicher Auflösung dem Bragg-Gitter 4 zugeordnet und mit einer Einrichtung 9 zur Anzeige der Leistungsverteilung verbunden.According to FIG. 3, a sensor 8 is associated with local resolution the Bragg grating 4 and connected to a device 9 for displaying the power distribution.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist die Spiegelanordnung 5 im Spiegelwinkel korrigierbar und der Sensor 8 mit einer Einrichtung 10 zur Anzeige der Leistungsverteilung verbunden.In the arrangement according to FIG. 4, the mirror arrangement 5 can be corrected in the mirror angle and the sensor 8 is connected to a device 10 for displaying the power distribution.
Nach der Fig. 5 ist für den Sensor 8 eine Einrichtung 11 vorgesehen, die die Leistungsschwankung entsprechend der Faserbewegung erfaßt. Die Monomodefaser 1 wird mit geringer Bewegung 12 gegenüber der Phasenmaske 6 kleiner/gleich einer Gitterperiode bewegt.According to FIG. 5, a device 11 is provided for the sensor 8 , which detects the power fluctuation in accordance with the fiber movement. The monomode fiber 1 is moved with little movement 12 relative to the phase mask 6 less than or equal to a grating period.
Die Anordnung gemäß der Fig. 1 (entsprechend Anspruch 4) besitzt eine gechirpte Phasenmaske 6 als Strahlteiler und in der Spiegelanordnung 5 zwei Spiegel zur Überlagerung der beiden Beugungsmaxima 1. Ordnung. Die Phasenmaske ist homogen gechirpt.The arrangement according to FIG. 1 (according to claim 4) has a chirped phase mask 6 as a beam splitter and in the mirror arrangement 5 two mirrors for superimposing the two 1st order diffraction maxima. The phase mask is chirped homogeneously.
Zuerst erfolgt die Abbildung des Beugungsbildes der Phasenmaske 6 in der Monomodefaser 1, wobei die Monomodefaser 1 und die Phasenmaske 6 gemeinsam bewegt werden. Wird das Ende der Phasenmaske 6 erreicht (Fig. 2), muß die Phasenmaske 6 so verschoben werden, daß der Anfang der Phasenmaske 6 erneut belichtet wird (Fig. 3). Diese Belichtung wird mit geringer Leistung durchgeführt, um die Beeinflussung der Kernbrechzahl der Monomodefaser 1 so gering wie möglich zu halten. Während der Belichtung wird die örtliche Verteilung der Dämpfung der transmittierten Leistung in Querrichtung der Monomodefaser 1 bestimmt. Da beide periodischen Strukturen nicht in ihrer Periodizität übereinstimmen, kommt es zu örtlichen Schwankungen der transmittierten Leistung in Querrichtung der Monomodefaser 1. Nun wird die Spiegelanordnung 5 so nachjustiert, daß die Periodizität von Bragg-Gitter 4 und Interferenzstreifenmuster übereinstimmen und sich hinter der Monomodefaser 1 eine örtlich konstante Leistung einstellt (Fig. 4). Jetzt kann mit einer kleinen Bewegung von Monomodefaser 1 oder Phasenmaske 6, die kleiner, höchstens gleich einer Periode des Bragg-Gitters 4 sein muß, die Gesamtschwankung der in Querrichtung der Monomodefaser 1 transmittierten Leistung ermittelt werden und die gewünschte Phasenlage, mit der das Gitter weiter eingeschrieben werden soll, eingestellt werden (Fig. 5).First, the diffraction pattern of the phase mask 6 is imaged in the single-mode fiber 1 , the single-mode fiber 1 and the phase mask 6 being moved together. If the end of the phase mask 6 is reached ( FIG. 2), the phase mask 6 must be shifted so that the beginning of the phase mask 6 is exposed again ( FIG. 3). This exposure is carried out with low power in order to keep the influence on the core refractive index of the single-mode fiber 1 as low as possible. During the exposure, the local distribution of the attenuation of the transmitted power in the transverse direction of the single-mode fiber 1 is determined. Since both periodic structures do not match in terms of their periodicity, there are local fluctuations in the transmitted power in the transverse direction of the single-mode fiber 1 . Now the mirror arrangement 5 is readjusted so that the periodicity of the Bragg grating 4 and the interference fringe pattern match and a locally constant power is obtained behind the single-mode fiber 1 ( FIG. 4). Now with a small movement of single-mode fiber 1 or phase mask 6 , which must be less than or equal to one period of Bragg grating 4 , the total fluctuation of the power transmitted in the transverse direction of single-mode fiber 1 and the desired phase position with which the grating continues should be written, set ( Fig. 5).
Die Fig. 6 verdeutlicht, wie die sich überlagernden Teilstrahlen 13 des UV-Lichts ein Interferenzstreifenmuster 14 bilden. Dieses Interferenzstreifenmuster kann, wenn es in richtiger Phasenbeziehung zum bereits geschriebenen Bragg-Gitter 4 liegt, durch den Fasermantel 1b und die Gittersegmente 4 im Faserkern 1a mit geringer Dämpfung der transmittierenden Leistung in Querrichtung der Monomodefaser 1 hindurch auf den Sensor 8 gelangen und mit der Einrichtung 11 ausgewertet werden. FIG. 6 illustrates how the overlapping partial beams 13 of the UV light form an interference fringe pattern 14 . This interference fringe pattern, when it is in proper phase relationship to the pre-written Bragg grating 4 through the fiber cladding 1 b and the lattice segments 4 a reach in the fiber core 1 with little attenuation of the transmitting power in the transverse direction of the single-mode fiber 1 through the sensor 8 and with the device 11 can be evaluated.
Claims (5)
- a) in einem ersten Einschreibvorgang eine Phasenmaske (6) zusammen mit der Monomodefaser (1) relativ zu einer Bestrahlungsvorrichtung (5, 7) bewegt werden, wobei ein Faserstück mit einem ersten eingeschriebenen Gitter (4) einer bestimmten Länge durch die Bestrahlung entsteht,
- b) die Monomodefaser (1) in ihrer Längsrichtung (12) relativ zur Phasenmaske (6) so weit bewegt wird, bis das von der Bestrahlungsvorrichtung (5, 7) in der Monomodefaser (1) erzeugte Interferenzstreifenmuster (14) zu einem bestimmten Teil mit dem ersten Gitter (4) überlappt,
- c) eine optische Auswertevorrichtung (8, 9; 10; 11) die von der Monomodefaser (1) in deren Querrichtung im genannten bestimmten Teil transmittierte Strahlungsintensität erfaßt und dabei zur Feinabstimmung der Phasenlage zwischen dem ersten Gitter (4) und dem Interferenzstreifenmuster eine unter b) beschriebene Relativbewegung solange ausgeführt wird, bis die Auswertevorrichtung (8, 9; 10; 11) eine bestimmte Intensitätsverteilung in Faserlängsrichtung anzeigt, wobei die Strahlungsintensität beim Schritt c) kleiner ist als beim Schritt a),
- d) ein zweiter Einschreibvorgang vorgenommen wird, bei dem das erste Gitter (4) durch ein zweites Gitter mit einer bestimmten Phasenlage zueinander verlängert wird und
- e) die Schritte b) bis d) beliebig oft wiederholt werden.
- a) a phase mask ( 6 ) is moved together with the monomode fiber ( 1 ) relative to an irradiation device ( 5 , 7 ) in a first write-in process, a fiber piece with a first inscribed grating ( 4 ) of a certain length being produced by the irradiation
- b) the single-mode fiber ( 1 ) is moved in its longitudinal direction ( 12 ) relative to the phase mask ( 6 ) until the interference fringe pattern ( 14 ) generated by the irradiation device ( 5 , 7 ) in the single-mode fiber ( 1 ) has a certain portion with it overlaps the first grid ( 4 ),
- c) an optical evaluation device ( 8 , 9 ; 10 ; 11 ) which detects the radiation intensity transmitted by the single-mode fiber ( 1 ) in its transverse direction in the specified part and thereby fine-tunes the phase position between the first grating ( 4 ) and the interference fringe pattern under b ) the relative movement described is carried out until the evaluation device ( 8 , 9 ; 10 ; 11 ) indicates a specific intensity distribution in the longitudinal direction of the fiber, the radiation intensity in step c) being lower than in step a),
- d) a second inscription process is carried out, in which the first grating ( 4 ) is extended to one another by a second grating with a specific phase position and
- e) steps b) to d) are repeated as often as desired.
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