DE19621112A1

DE19621112A1 - Optical grating in optical lead mfr. esp. for dispersion compensator with waveguide gratings

Info

Publication number: DE19621112A1
Application number: DE1996121112
Authority: DE
Inventors: Reinhold Prof Dr Noe; David Dipl Ing Sandel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-11-27

Abstract

The method provides an optical grating (1) in an optical conductor or lead (2), which extends along a predetermined longitudinal axis (21) of the lead (2). The grating has, along this axis (21), a refractive index (n) at least approximating a periodically oscillating target waveform (11), and/or a grating amplitude (delta n) following a target waveform (13) and/or a grating constant (G) following a target waveform (15). The grating is produced by allowing a refractive index changing means to act on the lead material. At least one optical signal is sent along the axis (21) of the resulting grating (10). Using this signal, a complex optical spectrum of the grating is measured at least approximately. A pulse response of the grating is calculated at least approximately from the measured spectrum using an inverse Fourier transformation. The actual values of the refractive index and/or the grating amplitude and/or the grating constant are calculated from the calculated pulse response by solving a one-dimensional stray problem. A difference between the actual values and the target values is derived. These differences are balanced out, at least partly, by allowing a refractive index changing means e.g. irradiation, heat treatment, application of voltage etc., to act on the lead material.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines optischen Git ters in einem optischen Leiter nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.The invention relates to the production of an optical git ters in an optical conductor according to the preamble of Pa claim 1.

Durch Belichtung eines optischen Leiters aus beispielsweise Quarzglas mit ultraviolettem Licht erhöht sich die effektive Brechzahl des Leiters. Durch Anwendung einer periodisch sich ändernden Belichtungsintensität kann im Leiter ein optisches Gitter mit periodisch sich ändernder Brechzahl erzeugt wer den. Beispiele solcher Gitter sind Bragg-Gitter, insbesondere Bragg-Gitter, die in optischen Leitern in Form von optischen Wellenleitern ausgebildet sind (siehe z. B. K.O. Hill "Photosensitivity and ist application to optical fiber commu nication", Proc. Conf. on Optical Fiber Communications (OFC ′95), WA, Volumen Tutorial Sessions, S. 145-193). Vorteile dieser in optischen Wellenleitern, insbesondere optischen Fa sern ausgebildeten Bragg-Gitter sind die sehr geringe Dämp fung der Wellenleiter, ihr niedriger Preis und die Möglich keit, entlang einer Längsachse der Wellenleiter relativ lange Gitter von beispielsweise 10 bis 120 mm Länge herzustellen.By exposure of an optical conductor from, for example Quartz glass with ultraviolet light increases the effective Refractive index of the conductor. By applying a periodically yourself changing exposure intensity can be an optical in the conductor Grid with a periodically changing refractive index is created the. Examples of such gratings are Bragg gratings, in particular Bragg gratings used in optical conductors in the form of optical Waveguides are formed (see e.g. K.O. Hill "Photosensitivity and is application to optical fiber commu nication ", Proc. Conf. on Optical Fiber Communications (OFC ′95), WA, Volume Tutorial Sessions, pp. 145-193). advantages this in optical waveguides, in particular optical Fa trained Bragg grids are the very low dampers design of the waveguide, its low price and the possibility speed, along a longitudinal axis of the waveguide for a relatively long time To produce grids of, for example, 10 to 120 mm in length.

Die Empfindlichkeit des optischen Leiters gegenüber ultravio letter Belichtung läßt sich durch geeignete Vorbehandlung er höhen. Beispielsweise kann dazu der Leiter unter Druck und Temperaturerhöhung einer Wasserstoffatmosphäre ausgesetzt werden.The sensitivity of the optical conductor to ultravio letter exposure can be done by suitable pretreatment heights. For example, the conductor under pressure and Temperature increase exposed to a hydrogen atmosphere will.

Allgemein werden durch optische Strahlung erzeugte optische Gitter als photosensitive Gitter bezeichnet.Generally, optical radiation generated by optical radiation Grid referred to as photosensitive grids.

Eine wichtige Anwendung langer optischer Gitter ist die Dis persionskompensation von optischen Wellenleiterübertragungs strecken mit dispersionsbehaftetem optischem Wellenleiter. In diesem Fall muß sich die Gitterkonstante des optischen Git ters als Funktion des Ortes auf der Längsachse des Wellenlei ters ändern, längs der sich die im Wellenleiter geführte op tische Strahlung ausbreitet. Üblicherweise sollen in der Aus breitungsrichtung der Strahlung am Anfang des Gitters hohe, in der Mitte mittlere und am Ende niedrige Wellenlängen re flektiert werden. Die Gruppenlaufzeit von optischen Signalen ist deshalb für hohe Wellenlängen niedrig und für niedrige hoch, was die Dispersion von optischen Standardwellenleitern in Form-von Fasern im Bereich um 1550 nm ausgleicht.An important application of long optical gratings is the dis Persion compensation of optical waveguide transmission stretch with dispersion-based optical waveguide. In in this case the lattice constant of the optical git ters as a function of the location on the longitudinal axis of the waveguide ters change along which the op spreads table radiation. Usually in the out direction of radiation spreading high at the beginning of the grating, middle wavelengths in the middle and low wavelengths at the end be inflected. The group delay of optical signals is therefore low for high wavelengths and low for low ones high what is the dispersion of standard optical waveguides in the form of fibers in the range around 1550 nm.

In der Regel wird der optische Leiter zur Gitterherstellung nicht direkt belichtet, sondern durch eine Maske. Die Maske und/oder das Gitter selbst werden durch Beschriftung mit ei nem Elektronenstrahlschreiber hergestellt oder durch Belich tung mit zwei gekreuzten monochromatischen ultravioletten op tischen Strahlen, welche ein Interferenzmuster erzeugen.As a rule, the optical conductor is used to manufacture gratings not directly exposed, but through a mask. The mask and / or the grille itself are marked with an egg manufactured by an electron beam recorder or by Belich with two crossed monochromatic ultraviolet op table rays that generate an interference pattern.

Die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeiten der vor stehend genannten Gitter zum Dispersionsausgleich, aber auch vieler anderer Gitter, sind extrem hoch. Besonders bei Be schriftung der Maske mittels Elektronenstrahl, in geringerem Maße aber auch bei der Erzeugung des Interferenzmusters mit gekreuzten Lichtstrahlen, kommt es zu relativ großen Herstel lungsfehlern, welche die Qualität eines Gitters so vermin dern, daß es nicht oder nicht mit dem gewünschten Erfolg für den gedachten Zweck, beispielsweise zum Dispersionsausgleich, eingesetzt werden kann. Eine verwendete Maske relativ guter Qualität ist aus R.I. Laming et al, "Dispersion compensation with chirped fiber Bragg grating to 400 km at 10 Gbit/s in nondispersion-shifted fiber", Proc. Conf. on Optical Fiber Commmunication (OFC′96), ThA5, San Jos´, 1996, bekannt, aber der Dispersionsausgleich wäre bei einer Datenrate von 20 Gb/s oder mehr selbst mit einer Maske dieser Qualität kaum mög lich.The requirements for the manufacturing accuracy of the before standing grid for dispersion compensation, but also many other grids are extremely high. Especially with Be Inscription of the mask using an electron beam, to a lesser extent But also with the generation of the interference pattern crossed light rays, it comes to relatively large manufacturers errors that reduce the quality of a grid that it is not or not with the desired success for the intended purpose, for example for dispersion compensation, can be used. A relatively good mask used Quality is from R.I. Laming et al, "Dispersion Compensation with chirped fiber Bragg grating to 400 km at 10 Gbit / s in non-dispersion-shifted fiber ", Proc. Conf. on Optical Fiber Commmunication (OFC′96), ThA5, San Jos´, 1996, known, but the dispersion compensation would be at a data rate of 20 Gb / s or more, even with a mask of this quality Lich.

Typisch für die Herstellung von Masken mittels Elektronen strahlschreiber ist es, daß bestimmte Schreibfenster zur Ver fügung stehen. Die gewünschten Gitter- und auch Maskendimen sionen sind aber viel, viel größer als die Länge eines Schreibfensters. Nach Beschreiben eines Fensters muß das Ob jekt oder die Einrichtung zur Erzeugung des Elektronenstrahls weiterbewegt werden. Mittels Justiermarken läßt sich das nächste Fenster bündig an das vorherige anschließen. Dabei treten jedoch Justierfehler auf, die auch als "Stitch Errors" bezeichnet werden. Die Justierfehler können z. B. in der Grö ßenordnung von 40 Nanometern liegen, während ein Schreibfen ster eine Längendimension von 400 Mikrometern besitzen kann. Damit treten Justierfehler in einer Größenordnung auf, die allenfalls in Ausnahmefällen toleriert werden können.Typical for the production of masks using electrons It is jet recorder that certain writing windows for ver stand by. The desired grid and mask dimensions ions are much, much larger than the length of one Writing window. After writing a window, the Ob jekt or the device for generating the electron beam be moved on. This can be done using alignment marks connect the next window flush with the previous one. Here however, adjustment errors occur, which are also called "stitch errors" be designated. The adjustment errors can e.g. B. in size are of the order of 40 nanometers during a typing ster can have a length dimension of 400 microns. Adjustment errors thus occur in an order of magnitude that can be tolerated in exceptional cases at most.

Ein Lösung des vorstehenden Problems besteht in der Verwen dung einer höheren Qualität der Werkzeuge bei der Gitterher stellung. Beispielsweise wird versucht, Phasenmasken oder Gitter mit möglichst hoher Qualität dadurch herzustellen, daß die Bedingungen und Strahlqualitäten zweier interferierender ultravioletter Lichtstrahlen besonders gut kontrolliert wer den. Alternativ dazu könnten qualitativ besonders hochwertige Elektronenstrahlschreiber eingesetzt werden, aber in solcher Qualität gibt es Elektronenstrahlschreiber derzeit vermutlich nicht.One solution to the above problem is to use it to improve the quality of the tools in the lattice position. For example, phase masks or are tried To produce grids with the highest possible quality in that the conditions and beam qualities of two interfering ultraviolet light rays are particularly well controlled by anyone the. Alternatively, high quality ones could be used Electron beam recorders are used, but in such There are probably quality electron beam recorders at the moment Not.

Es kann auch auf den Brechzahlverlauf Einfluß genommen wer den. Die Brechzahl erhöht sich - zumindest in der Regel - mo noton mit der Stärke, d. h. der Intensität und Dauer, der Be lichtung. Ein technologisches Problem ist dabei nebenbei be merkt, daß die Brechzahl nachträglich wieder in gewissem Um fang absinken kann. Dieses Problem kann durch verbesserte Herstellprozesse und/oder Vorhalten, d. h. überhöhte Belich tung, in den Griff gebracht werden.It can also influence who refractive index the. The refractive index increases - at least usually - mo noton with the strength, d. H. the intensity and duration, the loading clearing. There is also a technological problem notices that the refractive index is back to a certain extent catch can sink. This problem can be improved Manufacturing processes and / or inventory, d. H. inflated Belich tion to be brought under control.

Als Wechselbelichtung sei hier Belichtung mit Licht mit einer sich als Funktion des gewünschten periodischen Brechzahlver laufs periodisch ändernden Intensität bezeichnet. Sie ergibt sich bei Verwendung einer entsprechenden Belichtungsmaske oder gekreuzter interferierender Lichtstrahlen. As alternating exposure, let's say exposure to light with a as a function of the desired periodic refractive index called periodically changing intensity. It results when using an appropriate exposure mask or crossed interfering light beams.

Wechselbelichtung der Gitterstruktur hebt die Brechzahlmaxi ma. Damit verstärkt sich einerseits die Brechzahlmodulati onstiefe des Gitters, die gleich der Differenz zwischen einem Brechzahlmaximum und Brechzahlminimum ist, wobei das Brech zahlminimum die ursprüngliche Brechzahl des unbelichteten op tischen Leiters ist, andererseits auch die mittlere Brech zahl; letztere um einen Betrag, der etwa halb so groß wie die Brechzahldifferenz ist. Die Brechzahldifferenz bestimmt die Stärke des Gitters, d. h. den lokalen Koppelkoeffizienten zwi schen entlang der Längsachse vorwärts- und rückwärts durch das Gitter laufenden optischen Wellen. Die Brechzahlmaxima definieren die Gitterrippen. Die ebenfalls ortsabhängige mittlere Brechzahl wirkt sich auf die optische Weglänge zwi schen benachbarten Gitterrippen aus, d. h. sie bestimmt die lokale Gitterkonstante.Alternating exposure of the lattice structure raises the refractive index maxi ma. This increases the refractive index modulation on the one hand depth of the grid, which is equal to the difference between one Refractive index maximum and refractive index minimum is, the refraction number minimum the original refractive index of the unexposed op table conductor, on the other hand also the middle crushing number; the latter by an amount about half the size of that Refractive index difference is. The refractive index difference determines the Grid thickness, d. H. the local coupling coefficient between traverse forward and backward along the longitudinal axis the grating running optical waves. The refractive index maxima define the grid ribs. The also location-dependent average refractive index affects the optical path length between adjacent grid ribs, d. H. it determines the local lattice constant.

Bei hohen Wechselbelichtungsstärken kann folgender Effekt eintreten: Die maximale Brechzahl kann nicht weiter anstei gen, weil die entsprechende chemische Reaktion an den ent sprechenden Orten bereits gesättigt ist. Durch Streulicht, das eine vergleichsweise geringe Ausprägung der im folgenden definierten Gleichbelichtung ist, kann es aber zu einer all mählichen Auffüllung der Brechzahlminima kommen. Durch solch hohe Wechselbelichtungsstärken und das damit einhergehende Streulicht kann es also auch zu einer Senkung der Brechzahl differenz kommen.The following effect can occur at high alternating exposure levels occur: The maximum refractive index cannot increase further gene because the corresponding chemical reaction at the ent speaking places is already saturated. Through stray light, which is a comparatively minor form of the following defined uniform exposure, but it can lead to an all gradual refill of the refractive index minima come. Through such high alternating exposure levels and the associated Stray light can also reduce the refractive index difference come.

Gleichbelichtung sei hier die Belichtung mit Licht, dessen Stärke sich nicht periodisch ändert. Gleichbelichtung ergibt sich durch Belichtung mit einem Lichtstrahl statt zweier ge kreuzter Lichtstrahlen oder durch Weglassen der Maske.The same exposure here is the exposure to light, whose Strength does not change periodically. Equal exposure results by exposure to a light beam instead of two crossed rays of light or by omitting the mask.

Die Gleichbelichtung hebt die mittlere Brechzahl des opti schen Leiters an. Wegen der Sättigung der möglichen Brech zahlanhebung bei sehr starker Belichtung kann es dabei zu ei ner Reduktion der Brechzahlmodulationstiefe kommen, und zwar in noch stärkerem Maße, als es für den Fall hoher Wechselbe lichtungsstärken gerade beschrieben wurde.The same exposure increases the average refractive index of the opti leader. Because of the saturation of the possible crushing Increasing the number with very strong exposure can lead to egg ner reduction of the refractive index modulation depth come, namely to an even greater extent than in the case of high exchange rates light levels has just been described.

Eine qualitative Erklärung der Effekte, die durch die beiden vorstehend genannten Arten der Gitterbelichtung, der Wechsel belichtung und Gleichbelichtung, bei der Gittereigenschaften entstehen, ist T.A. Strasser et al "UV-induced Fiber Grating OADM Devices for Efficient Bandwidth Utilization", OFC′96, PDB, San Jos′d, 1996 zu entnehmen.A qualitative explanation of the effects created by the two above types of grating exposure, the change Exposure and uniform exposure, at the grating properties arise, T.A. Strasser et al "UV-induced fiber grating OADM Devices for Efficient Bandwidth Utilization ", OFC′96, PDB, San Jos'd, 1996.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Gitters der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welchem opti sche Gitter der eingangs näher bezeichneten Art mit hoher Ge nauigkeit herstellbar sind.The invention specified in claim 1 has the object reasons, a method for producing an optical grating to provide the type mentioned, with which opti cal lattice of the type specified in the introduction with high Ge accuracy can be produced.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorteilhafterweise optische Gitter der näher bezeichneten Art hergestellt wer den, die extrem hohen Anforderungen an die Herstellungsgenau igkeit, insbesondere denen zum Dispersionsausgleich genügen, so daß Dispersionskompensatoren mit optischen Gittern, insbe sondere auf oder in optischen Wellenleitern hergestellt wer den können.With the method according to the invention can advantageously optical grids of the specified type who manufactured the, the extremely high demands on the manufacturing accuracy ity, especially those that are sufficient to compensate for dispersion, so that dispersion compensators with optical gratings, esp special made on or in optical waveguides that can.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge mäßen Verfahrens gehen aus den Ansprüchen 2 bis 19 hervor.Preferred and advantageous embodiments of the fiction Appropriate method emerge from claims 2 to 19.

Als optische Wellenleiter können bei der Erfindung neben den bekannten kreiszylindrischen optischen Fasern andere Wellen leiter, beispielsweise auf Substraten aus beispielsweise Glas flächig oder streifenförmig integrierte Schichtwellenleiter verwendet werden. Prinzipiell läßt sich die Erfindung bei der Ausbreitung ebener homogener optischer Wellen in einem Die lektrikum mit Gitterstruktur verwenden. Dabei handelt es sich einfach um einen vielmodigen optischen Wellenleiter, der aber nur mit einem Modus angeregt wird. Bevorzugt sind einmodige optische Wellenleiter. As optical waveguides in addition to the known circular cylindrical optical fibers other waves conductor, for example on substrates made of glass, for example Flat or strip-shaped integrated waveguides be used. In principle, the invention in the Propagation of flat homogeneous optical waves in a die Use dielectric with a lattice structure. It is about simply a multimodal optical waveguide, but is excited with only one mode. Single-mode are preferred optical waveguide.

Die Erfindung ist insbesondere für den Fall der Verwendung einer Maske geeignet, läßt sich aber auch in Fällen direkter Belichtung einsetzen. Sie nutzt die Möglichkeit der nachträg lichen Beeinflussung der Gittereigenschaften bei der Herstel lung durch die oben erwähnten bekannten Arten der Gitterbe lichtung aus.The invention is particularly in the case of use suitable for a mask, but can also be used more directly in cases Use exposure. It uses the option of retrospectively influencing the lattice properties in the manufacture development by the above-mentioned known types of lattice clearing out.

Es wäre denkbar, eine solche nachträgliche Beeinflussung auf grund skalar gemessener Reflexions- oder Transmissionsspek tren vorzunehmen. Skalare Messung der Spektren ermöglicht je doch keinesfalls eine exakte, sondern äußerstenfalls eine sehr grobe Korrektur der Eigenschaften des hergestellten Git ters, die den hohen Anforderungen an die Herstellungsgenauig keit nicht genügte.It would be conceivable to exert such influence due to scalar reflection or transmission spectra tren. Scalar measurement of the spectra enables each by no means an exact one, but at most one very rough correction of the properties of the git produced ters that meet the high demands on manufacturing precision not enough.

Die Erfindung nutzt wesentlich die nachträgliche Beeinflus sung der Gittereigenschaften aufgrund komplex gemessener Re flexions- und/oder Transmissionsspektren aus.The invention makes substantial use of the subsequent influence solution of the lattice properties due to complex measured Re inflection and / or transmission spectra.

Das komplexe Reflexionsspektrum eines Gitters zu messen, ist nach S. Barcelos et al "Dispersion measurements for chirped fiber gratings", ECOC ′95, Mo.A3.4, S. 35-38, möglich. Aus dem gemessenen Spektrum kann durch inverse Fouriertransforma tion die entsprechende Impulsantwort des Gitters im Refle xions- und/oder Transmissionsbetrieb berechnet werden.To measure the complex reflection spectrum of a grating is according to S. Barcelos et al "Dispersion measurements for chirped fiber gratings ", ECOC ′95, Mo.A3.4, pp. 35-38, possible the measured spectrum can be determined by inverse Fourier transform tion the corresponding impulse response of the grid in the reflect xions and / or transmission operations are calculated.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the description below of the figures explained in more detail by way of example. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen beispielhaften opti schen Wellenleiter in Form einer Kern-Mantel-Glasfaser entlang der Längsachse dieser Faser, wo bei verschiedene Möglichkeiten zur insbesondere nachträglichen Beeinflussung eines im Kern ausge bildeten optischen Gitters angedeutet sind, Fig. 1 shows a longitudinal section through an exemplary optical waveguide rule in the form of a core-sheath optical fiber along the longitudinal axis of this fiber are indicated at where different possibilities for influencing a particular subsequent been formed in the core optical grating,

Fig. 2 ein Diagramm, welches beispielhaft einen jeweils periodisch schwankenden Soll- und Istverlauf der Brechzahl des Kerns der Faser nach Fig. 1 entlang deren Längsachse und je einen Soll- und Istverlauf einer Gitterstärke und Gitterkonstanten entlang dieser Längsachse darstellt, Fig. 2 is a diagram exemplifying a respective cyclically fluctuating target and actual course of the refractive index of the core of the fiber of FIG. 1 along its longitudinal axis and a respective setpoint and actual course of a grid thickness and lattice constants along said longitudinal axis,

Fig. 3 ein Diagramm, welches beispielhaft ein mit einem durch die Faser nach Fig. 1 geschickten optischen Signal gemessenens komplexes optisches Reflexions spektrum über der optischen Frequenzachse dar stellt, Fig. 3 is a diagram exemplarily sets with a skilful by the fiber of FIG. 1 optical signal gemessenens complex optical reflection spectrum of the optical frequency axis is,

Fig. 4 und 5 eine erste und zweite beispielhafte Vorrich tung zur Messung des komplexen Reflexionsspektrums, FIGS. 4 and 5, a first and second exemplary Vorrich processing for measuring the complex reflection spectrum,

Fig. 6 ein Diagramm, welches beispielhaft eine aus dem ge messenen komplexen Spektrum berechnete Impulsant wort im Vergleich zu einer Sollimpulsantwort über der Zeitachse darstellt, Fig. 6 is a diagram showing by way of example a word calculated from the measured complex spectrum ge Impulsant compared to a desired pulse response over the time axis,

Fig. 7 ein Diagramm, welches beispielhaft und einander überlagert jeweils eine Differenz zwischen dem Soll- und Istverlauf der Brechzahl, der Gitterstär ke und der Gitterkonstanten im Kern der Faser nach Fig. 1 entlang deren Längsachse darstellt. Fig. 7 is a diagram which exemplarily and superimposed each other a difference between the target and actual course of the refractive index, the lattice strength ke and the lattice constant in the core of the fiber of FIG. 1 along its longitudinal axis.

Die Figuren sind schematisch, rein qualitativ und nicht maß stäblich.The figures are schematic, purely qualitative and not dimensional literally.

Nach Fig. 1 besteht der beispielhafte optische Leiter 2 aus einer Kern-Mantel-Glasfaser mit einem sich entlang der Längs achse 21 dieser Faser 2 erstreckenden Kern 20 und einem den Umfang 200 des Kerns 20 umgebenden optischen Mantel 22. Kern 20 und Mantel 22 sind im Querschnitt senkrecht zur Längsachse 21 kreisförmig. Der Kern 20 weist im Vergleich zum Mantel 22 eine größere Brechzahl n auf. According to Fig. 1 2, the exemplary optical conductor made of a core-sheath fiber with a along the longitudinal axis 21 of the fiber 2 extending core 20 and the periphery 200 of the core 20 surrounding optical jacket 22. Core 20 and jacket 22 are circular in cross section perpendicular to the longitudinal axis 21 . The core 20 has a larger refractive index n than the jacket 22 .

Im Kern 20 ist ein optisches Gitter 1 oder 10 ausgebildet, das sich entlang der Längsachse 21 der Faser 2 eine bestimmte Länge L, beispielsweise von einem Ende 2₁ zum entgegengesetz ten Ende 2₂ der Faser 2, erstreckt und auf dieser Länge L durch einen in Fig. 2 gezeigten, entlang der Längsachse 21 der Faser 2 periodisch schwankenden Verlauf 11 bzw. 12 der Brechzahl n des Kerns 20 der Faser 2 definiert ist. Die Längsachse 21 der Faser 2 ist zugleich die Längsachse des Gitters 1 bzw. 10.In the core 20 , an optical grating 1 or 10 is formed, which extends along the longitudinal axis 21 of the fiber 2 a certain length L, for example from one end 2 ₁ to the opposite end 2 ₂ of the fiber 2 , and on this length L by one shown in Fig. 2, along the longitudinal axis 21 of the fiber 2 periodically fluctuating course of 11 and 12 respectively of the refractive index n of the core 20 of the fiber 2 is defined. The longitudinal axis 21 of the fiber 2 is also the longitudinal axis of the grating 1 or 10 .

Die Gitterstärke Δn dieses Gitters 1 oder 10 ist durch die Differenz zwischen einem Brechzahlmaximum n_max und einem die sem Maximum benachbarten Brechzahlminimum n_min periodisch schwankenden Verlaufs 11 bzw. 12 der Brechzahl n des Kerns 20 gegeben. Die Gitterkonstante des Gitters 1 oder 10 ist durch den Abstand G zwischen zwei benachbarten Brechzahlmaxima n_max gegeben.The grating thickness Δn of this grating 1 or 10 is given by the difference between a refractive index _maximum n _max and a course 11 or 12 of the refractive index n of the core 20 which fluctuates periodically and which is adjacent to this maximum n _min . The grating constant of grating 1 or 10 is given by the distance G between two adjacent refractive index maxima n _max .

Ebenso wie die Brechzahl n(z) des Kerns 20 ist oftmals die Gitterstärke Δn und auch die Gitterkonstante G eine nichtkon stante Funktion Δn(z) bzw. G(z) des Ortes z auf der Längsach se 21 des Gitters 1 bzw. 10, so daß dann der Verlauf 13 bzw. 14 der Gitterstärke Δn und der Verlauf 15 bzw. 16 der Gitter konstanten G entlang der Längsachse 21 variiert, wenngleich in der Regel langsam und nicht periodisch.Just like the refractive index n (z) of the core 20 , the grating thickness Δn and the grating constant G are often a non-constant function Δn (z) or G (z) of the location z on the longitudinal axis 21 of the grating 1 or 10 , so that the course 13 or 14 of the grating thickness Δn and the course 15 or 16 of the grating constant G vary along the longitudinal axis 21 , albeit generally slowly and not periodically.

Das Gitter 1 oder 10 kann durch Einwirkenlassen eines brech zahlverändernden Mittels, beispielsweise UV-Strahlung, auf das Material insbesondere des Kerns 20, aber auch der in der Nähe des Kerns 20 liegenden Teile des Mantels 22 der Faser 2 erzeugt werden.The grating 1 or 10 can be produced by the action of a refractive index-changing agent, for example UV radiation, on the material, in particular of the core 20 , but also of the parts of the cladding 22 of the fiber 2 which are close to the core 20 .

Um beispielsweise im Kern 20 ein Gitter 1 mit einem peri odisch schwankenden Sollverlauf 11 der Brechzahl n und/oder einem Sollverlauf 13 der Gitterstärke Δn und/oder einem Soll verlauf 15 der Gitterkonstanten G zu erzeugen, wird erfin dungsgemäß so vorgegangen, daß zunächst in der Faser 2 durch Einwirkenlassen eines brechzahlverändernden Mittels auf das Material der Faser 2 ein optisches Gitter 10 erzeugt wird, das entlang der Längsachse 21 einen gewissen, periodisch schwankenden Istverlauf 12 der Brechzahl n des Kerns 20 auf weist, dem ein gewisser Istverlauf 14 der Gitterstärke Δn und ein gewisser Istverlauf 16 der Gitterkonstanten G entspricht. Gewisser Istverlauf bedeutet, daß der Istverlauf sicher vor handen, aber noch nicht genau bestimmt ist.In order to generate, for example, a grating 1 with a periodically fluctuating nominal profile 11 of the refractive index n and / or a nominal profile 13 of the grating thickness Δn and / or a nominal profile 15 of the grating constants G in the core 20 , the procedure according to the invention is such that initially in the Fiber 2 by the action of a refractive index-changing agent on the material of fiber 2, an optical grating 10 is generated, which has a certain, periodically fluctuating actual profile 12 of the refractive index n of the core 20 along the longitudinal axis 21 , which has a certain actual profile 14 of the grating thickness Δn and a certain actual profile 16 corresponds to the lattice constant G. Certain actual course means that the actual course is certainly available, but is not yet exactly determined.

In den dieses erzeugte Gitter 10 enthaltenden Kern 20 wird dann ein optisches Signal oS, beispielsweise über das eine Ende 2₁ der Faser 2, eingekoppelt (siehe Fig. 1), welches das Gitter 10 entlang der Längsachse 21 durchläuft. Dieses Signal oS ist vorzugsweise ein unmoduliertes Signal, vorzugs weise mit variabler optischer Frequenz.An optical signal oS, for example via one end 2 ₁ of fiber 2 , is then coupled into the core 20 containing this generated grating 10 (see FIG. 1), which passes through the grating 10 along the longitudinal axis 21 . This signal oS is preferably an unmodulated signal, preferably with a variable optical frequency.

Mit diesem Signal oS wird erfindungsgemäß ein bestimmtes kom plexes optisches Spektrum cSp des erzeugten Gitters 10 gemes sen, vorzugsweise ein komplexes Reflexionsspektrum.With this signal oS, a certain complex optical spectrum cSp of the generated grating 10 is measured, preferably a complex reflection spectrum.

Die Fig. 3 zeigt qualitativ die Komponenten eines solchen komplexen Reflexionsspektrums cSp in Abhängigkeit von der op tischen Frequenz oF. Diese jeweils von der optischen Frequenz oF abhängigen Komponenten sind der Realteil Re und der Imagi närteil Im. Der Übersichtlichkeit halber ist auch der Betrag √(Re)²+(Im)² eingezeichnet. Fig. 3 shows qualitatively the components of such a complex reflection spectrum cSp as a function of the optical frequency oF. These components, which are dependent on the optical frequency oF, are the real part Re and the imaginary part Im. For the sake of clarity, the amount √ (Re) ² + (Im) ² is also shown.

Zur Messung des komplexen Reflexionsspektrums cSp gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zwei davon seien an Hand der Fig. 4 und 5 beispielhaft näher erläutert.There are various options for measuring the complex reflection spectrum cSp. Two of these are explained in more detail by way of example with reference to FIGS. 4 and 5.

Das Beispiel nach Fig. 4 basiert auf einer in R.G. Priest "Analysis of fiber interferometer utilizing 3×3 fiber cou pler", IEEE J. Quantum Electronics, QE-18, No. 10, Oct. 1982, S. 1601-1603, angegebenen Methode, bei der ein optisches Mach-Zehnder-Interferometer mit einem optischen 3×3-Koppler verwendet wird, in dessen einem Arm sich das das Meßobjekt befindet.The example of FIG. 4 is based on an RG in Priest "Analysis of fiber interferometer Utilizing 3 × 3 fiber cou PLER", IEEE J. Quantum Electronics, QE-18, No. 10, Oct. 1982, pp. 1601-1603, specified method in which an optical Mach-Zehnder interferometer with an optical 3 × 3 coupler is used, in one arm of which the object to be measured is located.

Im Unterschied zu dem in der Fig. 1 dieses Dokuments darge stellten Interferometer, bei dem einer der beiden Arme eine Signalspule und der andere eine Referenzspule enthalten, ist bei dem Interferometer 40 nach Fig. 4 zur Messung des kom plexen optischen Reflexionsspektrums cSp des Gitters 10 die Referenzspule durch ein kurzes Stück Lichtwellenleiter 41 er setzt.In contrast to the interferometer shown in FIG. 1 of this document, in which one of the two arms contains a signal coil and the other a reference coil, the interferometer 40 according to FIG. 4 is used to measure the complex optical reflection spectrum cSp of the grating 10 he sets the reference coil by a short piece of optical fiber 41 .

Die Signalspule ist durch einen 3-Tor-Zirkulator 42 mit den in der Zirkulationsrichtung 420 aufeinandefolgenden Toren 42₁, 42₂ und 42₃ ersetzt, wobei das erste Tor 42₁ an die Lichtquelle 40₁ und das dritte Tor 42₃ an den 3×3-Koppler 40₂ angeschlossen ist. An das mittlere Tor 42₂ ist das zu unter suchende Gitter 10 angeschlossen. Es werden das zur Messung verwendete optische Signal oS aus dem mittleren Tor 42₂ in das Gitter 10 eingekoppelt und im Gitter 10 rückreflektierte bzw. -gestreute Anteile des eingekoppelten optischen Signals oS über das mittlere Tor 42₂ und das dritte Tor 42₃ dem 3×3-Koppler 40₂ zugeleitet.The signal coil is replaced by a 3-port circulator 42 with the gates 42 1, 42 2 and 42 3 successive in the direction of circulation 420 , the first port 42 1 to the light source 40 1 and the third port 42 3 to the 3 × 3-coupler 40 ₂ is connected. At the middle gate 42 ₂ the grid 10 to be searched is connected. There the optical signal used for measurement oS from the middle gate 42 ₂ is coupled into the grating 10 and in the grating 10 retroreflected or scattered portions of the injected optical signal oS via the middle gate 42 ₂ and the third gate 42 ₃ the 3 × 3 coupler 40 ₂ fed.

Die an den drei Ausgängen des 3×3-Kopplers 40₂ zu messenden optischen Leistungen P1, P2, P3 verändern sich als Funktion der Phasenverzögerung zwischen den beiden Interferometerarmen sinusförmig, mit unterlagertem Gleichsignal. Durch die Hybri deigenschaft des 3×3-Kopplers 40₂ läßt sich die Phasenverzö gerung mit hoher Genauigkeit bestimmen, denn es tritt bei sich ändernder Phasenverzögerung nie mehr als ein Extremum der Lichtleistungen P1, P2, P3 gleichzeitig auf.The optical powers P1, P2, P3 to be measured at the three outputs of the 3 × 3 coupler 40 ₂ change as a function of the phase delay between the two interferometer arms, sinusoidally, with a subordinate DC signal. Due to the hybrid property of the 3 × 3 coupler 40 ₂, the phase delay can be determined with a high degree of accuracy, because with changing phase delays there is never more than one extremum of the light outputs P1, P2, P3 at the same time.

Zur Messung des komplexen Reflexionsspektrums cSp ist die op tische Frequenz oF des von der Lichtquelle 40₁ erzeugten op tischen Signals oS über einen interessierenden Frequenzbe reich zu variieren, wobei die Leistungen P1, P2, P3 als Funk tion der optischen Frequenz oF aufgenommen werden. To measure the complex reflection spectrum cSp, the optical frequency oF of the optical signal generated by the light source 40 ₁ is to be varied over a frequency range of interest, the powers P1, P2, P3 being included as a function of the optical frequency oF.

Durch Vereinfachung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 derart, daß der mittlere Arm 43 des Kopplers 40₂ und die Mes sung einer optischen Leistung P2 entfallen, gelangt man zu einem einfacheren Aufbau, wie er beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist.By simplifying the embodiment shown in FIG. 4 so that the central arm 43 of the coupler 40 and the Mes ₂ solution of an optical power P2 omitted leads to a simpler structure, as shown for example in Fig. 5.

Beim Beispiel nach Fig. 5 ist an Stelle des Mach-Zehnder-Interferometers ein Michelson-Interferometer 50 mit zwei durch einen optischen Koppler 50₂ aneinandergekoppelten Armen 51 und 52 verwendet.In the example of FIG. 5, a Michelson interferometer 50 is used in place of the Mach-Zehnder interferometer 50 with two arms 51 and 52 coupled to one another by an optical coupler 50 ₂.

An einen Arm 51 ist auf der von der Lichtquelle 50₁ abgekehr ten Seite das reflektierende Gitter 10 angekoppelt, der ande re Arm 52 ist auf dieser Seite durch einen optischen Reflek tor 50₃ abgeschlossen.On an arm 51 is coupled on the side from the light source 50 ₁ th reflective grid 10 , the other arm 52 is completed on this side by an optical reflector gate 50 ₃.

Im Unterschied zu einem herkömmlichen Michelson-Interferometer, bei dem der Koppler 50₂ ein 2×2-Koppler ist, besteht beim Interferometer 50 dieser Koppler 50₂ vorteilhaf terweise aus einem 3×3-Koppler. Optische Leistungen P1 und P2 werden an zwei auf der Seite der Lichtquelle 50₁ liegenden Ausgängen des 3×3-Kopplers 50₂ entnommen.In contrast to a conventional Michelson interferometer, in which the coupler 50 ₂ is a 2 × 2 coupler, the interferometer 50 advantageously comprises this coupler 50 ₂ from a 3 × 3 coupler. Optical powers P1 and P2 are taken from two outputs on the side of the light source 50 ₁ of the 3 × 3 coupler 50 ₂.

Dadurch werden die Vorteile des einfachen Aufbaus eines Mi chelson-Interferometers mit dem Vorteil eines 3×3-Kopplers, Phasenverzögerungen sehr genau messen zu können, kombiniert.This will take advantage of the simple structure of a Mi chelson interferometer with the advantage of a 3 × 3 coupler, To be able to measure phase delays very precisely, combined.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 und 5 kann bei Bedarf auf die Messung aller Leistungen, mit Ausnahme ei ner der Leistungen P1 und P2 und im Fall von Fig. 5 auch P3 verzichtet werden.In the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, the measurement of all powers, with the exception of one of the powers P1 and P2 and in the case of FIG. 5 also P3, can be omitted if necessary.

Aus dem zumindest näherungsweise gemessenen komplexen Refle xionsspektrum cSp des erzeugten Gitters 10 wird mittels einer Fouriertransformation eine komplexe Impulsantwort Ir mit dem Realteil Re(Ir) und Imaginärteil Im(Ir) des erzeugten Gitters 10 zumindest näherungsweise berechnet. Diese Fouriertransfor mation sei als inverse Fouriertransformation bezeichnet, da üblicherweise aus einer gemessenen Impulsantwort durch Fou riertransformation das Spektrum berechnet wird und nicht wie bei der vorliegenden Erfindung umgekehrt.A complex impulse response Ir with the real part Re (Ir) and imaginary part Im (Ir) of the generated grating 10 is at least approximately calculated from the at least approximately measured complex reflection spectrum cSp of the generated grating 10 by means of a Fourier transformation. This Fourier transformation is referred to as an inverse Fourier transformation, since the spectrum is usually calculated from a measured impulse response by means of Fourier transformation and not vice versa as in the present invention.

In der Fig. 6 ist qualitativ ein Beispiel einer berechneten komplexen Impulsantwort Ir zu einer Sollimpulsantwort Ir0 mit dem Realteil Re(Ir0) und Imaginärteil Im(Ir0) auf der Zei tachse t dargestellt.In FIG. 6, an example of a calculated complex impulse response Ir to a desired impulse response Ir0 with the real part Re (Ir0) and imaginary Im (Ir0) on the Zei Badger t is shown qualitatively.

Aus der berechneten Impulsantwort Ir wird durch eine Lösung eines bestimmten eindimensionalen Streuproblems der gewisse Istverlauf 12, 14 bzw. 16 der Brechzahl n und/oder der Git terstärke Δn und/oder der Gitterkonstanten G des erzeugten Gitters 10 entlang der Längsachse 21 zumindest näherungsweise berechnet.From the calculated impulse response Ir, the certain actual profile 12 , 14 or 16 of the refractive index n and / or the grating thickness Δn and / or the grating constant G of the grating 10 generated along the longitudinal axis 21 is at least approximately calculated by solving a specific one-dimensional scattering problem.

Im Gitter 10 entsteht die Impulsantwort durch einen eindimen sionalen Streuvorgang aus dem Brechzahlverlauf entlang der Längsachse 21. Der Rückschluß von der Impulsantwort auf den Brechzahlverlauf, inverses Streuproblem genannt, ist als in verses Reflexionsstreuproblem in G.M.L. Gladwell "Inverse problems in scattering: an introduction", Kluver Academic Pu blishers, Dordreecht Boston London, 1993, Kapitel 5, S. 150f beschrieben. Diese Methode und jede andere, die dasselbe Er gebnis erreicht, wird hier als Lösung des eindimensionalen Streuproblems, insbesondere des eindimensionalen Reflexions streuproblems bezeichnet.In the grating 10 , the impulse response arises from a one-dimensional scattering process from the refractive index curve along the longitudinal axis 21 . The conclusion from the impulse response to the refractive index curve, called inverse scattering problem, is described as in Inverse problems in scattering problem in GML Gladwell "Inverse problems in scattering: an introduction", Kluver Academic Pu blishers, Dordreecht Boston London, 1993, Chapter 5, p. 150f. This method and any other method that achieves the same result is referred to here as the solution to the one-dimensional scatter problem, particularly the one-dimensional reflection scatter problem.

Zur Berechnung der Lösung des eindimensionalen Streuproblems, insbesondere des eindimensionalen Reflexionsstreuproblems bietet sich, wie in G.M.L. Gladwell "Inverse problems in scattering: an introduction", Kluver Academic Publishers, Dordreecht Boston London, 1993 beschrieben, inbesondere eine ausreichend feine Diskretisierung der Impulsantwort und der dem Brechzahlverlauf entlang der Längsachse des Gitters ent sprechenden longitudinalen Brechzahlverteilung an. Auch das optische Spektrum, insbesondere Reflexionsspektrum muß dazu in ausreichender Auflösung vorliegen. Statt der longitudina len Brechzahlverteilung selbst, die ja beispielsweise im Fal le eines optischen Gitters erster Ordnung pro optische Wel lenlänge von einem Maximum zu einem Minimum und zurück geht, kann auch die Amplitude der entlang der Längsachse periodi schen Brechzahlschwankung und ihre Ortsfrequenz, oder, als Integral der Ortsfrequenz über der Längsachse, die Phase der Brechzahlschwankung unter freier Wahl einer Anfangsphase die ser Brechzahlschwankung, jeweils als Funktion des Ortes auf der Längsachse angegeben werden. Im Fall eines abgetasteten Gitters, d. h. eines Gitters mit periodischer Überstruktur, bietet es sich insbesondere an, die Diskretisierung der Brechzahlverteilung entlang der Längsachse gemäß der Abta stungsperiode durchzuführen.To calculate the solution to the one-dimensional scatter problem, especially the one-dimensional reflection scatter problem offers itself, as in G.M.L. Gladwell "Inverse problems in scattering: an introduction ", Kluver Academic Publishers, Dordreecht Boston London, 1993, described in particular one sufficiently fine discretization of the impulse response and the ent the course of the refractive index along the longitudinal axis of the grating speaking longitudinal distribution of refractive index. That too Optical spectrum, especially reflection spectrum must be are available in sufficient resolution. Instead of the longitudinal len refractive index distribution itself, which in the case of le of a first order optical grating per optical world length goes from a maximum to a minimum and back, can also be the amplitude of the periodi along the longitudinal axis refractive index fluctuation and its spatial frequency, or, as Integral of the spatial frequency over the longitudinal axis, the phase of the Fluctuation in refractive index with free choice of an initial phase this refractive index fluctuation, each as a function of the location the longitudinal axis. In the case of a scanned one Lattice, d. H. a grid with periodic superstructure, It is particularly appropriate to discretize the Refractive index distribution along the longitudinal axis according to the Abta period.

Durch Lösung des eindimensionalen Streuproblems, insbesondere eindimensionalen Reflexionsstreuproblems ergibt sich nun der Istverlauf 12 der periodisch schwankenden Brechzahl n des Gitters 10 im optischen Leiter 2, insbesondere durch Rück schluß aus dem Istverlauf 14 der Gitterstärke Δn und der Ist verlauf 16 der Gitterkonstanten G.By solving the one-dimensional scatter problem, in particular one-dimensional reflection scatter problem, the actual profile 12 of the periodically fluctuating refractive index n of the grating 10 in the optical conductor 2 now results, in particular by drawing conclusions from the actual profile 14 of the grating thickness Δn and the actual profile 16 of the grating constant G.

Nun wird eine Differenz d1 zwischen dem berechneten Istver lauf 12 der Brechzahl n und deren Sollverlauf 11 und/oder ei ne Differenz d2 zwischen dem berechneten Istverlauf 14 der Gitterstärke Δn und deren Sollverlauf 13 und/oder eine Diffe renz d3 zwischen dem berechneten Istverlauf 16 der Brechzahl n und deren Sollverlauf 15 gebildet und danach durch Einwir kenlassen eines brechzahlverändernden Mittels auf das Materi al des Leiters 2 die Differenz d1 und/oder die Differenz d2 und/oder die Differenz d3 zumindest zum Teil ausgeglichen.Now there is a difference d1 between the calculated actual curve 12 of the refractive index n and its nominal curve 11 and / or a difference d2 between the calculated actual curve 14 of the grating thickness Δn and its nominal curve 13 and / or a difference d3 between the calculated actual curve 16 Refractive index n and their target profile 15 are formed and then at least partially compensated for by the effect of a refractive index changing agent on the material of the conductor 2, the difference d1 and / or the difference d2 and / or the difference d3.

In der Fig. 7 sind qualitativ Beispiele der jeweils vom Ort z abhängigen Differenzen d1, d2 und d3 über der Längsachse 21 dargestellt. In FIG. 7 are examples of the respective represented by location z-dependent differences d1, d2 and d3 to the longitudinal axis 21 high.

Nach diesem Ausgleich ist das Gitter 1 mit zumindest annä hernd dem Sollverlauf 11 der Brechzahl n und/oder Sollverlauf 13 der Gitterstärke Δn und/oder Sollverlauf 15 der Gitterkon stanten G entstanden.After this compensation, the grating 1 with at least approximately the target profile 11 of the refractive index n and / or target profile 13 of the grating thickness Δn and / or target profile 15 of the grating constant G has arisen.

Das zum Ausgleich einer Differenz d1, d2 und/oder d3 verwen dete brechzahlverändernde Mittel kann eine Belichtung des er zeugten Gitters 10 mit einer Strahlung S sein. Die Strahlung S kann optisch, beispielsweise UV-Licht sein oder auch aus einem Materiestrahl, beispielsweise Elektronen- oder Ionen strahl bestehen. Bei Verwendung von Strahlung S ermöglichen geeignete Kombinationen der weiter oben angegebenen Belich tungsverfahren die unabhängige Beeinflussung der Gitterstärke und der mittleren Brechzahl des Gitters.The means used to compensate for a difference d1, d2 and / or d3 can be an exposure of the grating 10 generated with a radiation S. The radiation S can be optical, for example UV light, or can also consist of a beam of matter, for example an electron or ion beam. When using radiation S, suitable combinations of the exposure methods specified above enable the lattice strength and the average refractive index of the lattice to be influenced independently.

Das brechzahlverändernde Mittel zum Differenzausgleich kann auch eine chemische Behandlung C oder thermische Behandlung T des erzeugten Gitters 10 sein oder in einer zeitweiligen oder dauerhaften Erzeugung einer mechanischen Druck-, Zug- oder Scherspannung P am oder im Gitter 10 bestehen. Bei thermi scher Behandlung T kann ein periodisches oder nichtperiodi sches variables Temperaturprofils auf das Gitter 10 einwir ken.The refractive index-changing means for difference compensation can also be a chemical treatment C or thermal treatment T of the grating 10 produced or consist of a temporary or permanent generation of a mechanical compressive, tensile or shear stress P on or in the grating 10 . In thermal treatment T, a periodic or non-periodic variable temperature profile can act on the grid 10 .

Das Maß an erreichter Verbesserung des Gitters 10 kann ge steigert werden, indem jeder einzelne der oben näher be schrieben erfindungsgemäßen Verfahrensschritt mindestens ein mal wiederholt wird, insbesondere, indem alle Verfahrens schritte zyklisch wiederholt werden.The degree of improvement achieved in the grid 10 can be increased by repeating at least one of each of the method steps according to the invention described above, in particular by repeating all the method steps cyclically.

Eine Schwierigkeit besteht darin, daß die Belichtung, gleich gültig ob Wechsel- oder Gleichbelichtung, nur erhöht, nicht aber erniedrigt werden kann. Ein Ausgleich von Differenzen ist so nur in einer Richtung möglich. Das Problem läßt sich auf zwei Arten umgehen:One difficulty is that the exposure is the same valid whether alternating or constant exposure, only increased, not but can be humiliated. An equalization of differences is only possible in one direction. The problem can be solved deal in two ways:

(i) At least the first, u. U. also other measurements of the git tere properties are already achieved before necessary nominal exposure made. So it is possible Lich, only get along with exposure increases.
(ii) Strictly speaking, it is not the exposure but the Significant increase in refractive index. Because of the generally suspected Instability of fiber Bragg gratings against high tempera general or locally applied heating of the conductor at least partially reverse the increase in refractive index make common.

Es kann vorteilhaft sein, das komplexe Reflexionsspektrum nicht nur auf einer Seite des Gitters 10, sondern auch auf der anderen Seite des Gitters 10 zu messen. Auch die weiteren Berechnungsschritte werden dann für die beiden Fälle durchge führt. Etwaige Unterschiede zwischen den zwei Lösungen des eindimensionalen Reflexionsstreuproblems können zur Erhöhung der Meßgenauigkeit durch Mittelung oder zur gleichzeitigen Berechnung der lokalen Gitterdämpfung herangezogen werden. Letztere wiederum erlaubt eine Korrektur der ursprünglich, unter der Annahme eines dämpfungsfreien optischen Leiters 2 gewünschten Sollverlaufs der Brechzahl n. Beispielsweise muß bei Anwendung eines Gitters 10 im Reflexionsbetrieb im Falle vorliegender Gitterdämpfung die Gitterstärke im hinteren Teil des Gitters 10 erhöht werden.It may be advantageous to measure the complex reflection spectrum not only on one side of the grating 10 , but also on the other side of the grating 10 . The further calculation steps are then also carried out for the two cases. Any differences between the two solutions to the one-dimensional reflection scattering problem can be used to increase the measurement accuracy by averaging or to simultaneously calculate the local lattice attenuation. The latter in turn allows a correction of the desired course of the refractive index n originally assumed, assuming an attenuation-free optical conductor 2. For example, when using a grating 10 in reflection mode in the case of grating attenuation, the grating strength in the rear part of the grating 10 must be increased.

Es kann auch vorteilhaft sein, das komplexe Transmissions spektrum des Gitters 10 zu messen und weiterzuverarbeiten.It may also be advantageous to measure and further process the complex transmission spectrum of the grating 10 .

Claims

1. A method for producing an optical grating ( 1 ) in an optical conductor ( 2 ), the

- extends along a predetermined longitudinal axis ( 21 ) of the conductor ( 2 ) and
- Along this longitudinal axis ( 21 ) at least approximately a periodically fluctuating set course ( 11 ) of a refractive index (n) and / or a set course ( 13 ) of a grating thickness (Δn) and / or a set course ( 15 ) has grating constants (G),
- The agent (S, C, P, T) on the material of the conductor ( 2 ) is produced by the action of a refractive index change, characterized in that
a) in the conductor ( 2 ) by the action of a refractive index-changing agent (S, C, P, T) on the material of the conductor ( 2 ) produces an optical grating ( 10 ) that
a1) along the longitudinal axis ( 21 ) has a certain, periodically fluctuating actual course ( 12 ) of the refractive index (n), which corresponds to a certain actual course ( 14 ) of the grating thickness (Δn) and a certain actual course ( 16 ) of the grating constant (G),
b) at least one optical signal (oS) is sent along the longitudinal axis ( 21 ) through this generated grating ( 10 ) and with this signal (oS)
b1) at least approximately a certain complex optical spectrum (cSp) of the generated grating ( 10 ) is measured,
c) an impulse response (Ir) of the generated grating ( 10 ) is calculated at least approximately from the measured complex spectrum (cSp) by means of an inverse Fourier transformation,
d) from the calculated impulse response (Ir) by a solution to a specific one-dimensional scattering problem the certain actual profile ( 12 , 14 , 16 ) of the refractive index (n) and / or the grating strength (Δn) and / or the grating constant (G) of the generated th grid ( 10 ) along the longitudinal direction ( 21 ) is calculated at least approximately,
e) a difference (d1) between the calculated actual profile ( 12 ) of the refractive index (n) and its target profile ( 11 ) and / or a difference (d2) between the calculated actual profile ( 14 ) of the grating thickness (Δn) and its target profile ( 13 ) and / or a difference (d3) between the calculated actual profile ( 16 ) of the lattice constants (G) and their target profile ( 15 ), and
f) by allowing a refractive index-changing agent (S, C, P, T) to act on the material of the conductor ( 2 ), the difference (d1) between the calculated actual profile ( 12 ) of the refractive index (s) and its target profile ( 11 ) and / or the difference (d2) between the calculated actual profile ( 14 ) of the lattice strength (Δn) and its target profile ( 13 ) and / or the difference (d3) between the calculated actual profile ( 16 ) of the lattice constants (G) and their Target course ( 15 ) is at least partially compensated.

2. The method according to claim 1, characterized in net that as an optical signal (oS) an unmodulated signal is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that an optical signal (oS) variable opti sher frequency (oF) is used.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as a complex spectrum (cSp) a reflection spectrum of the generated grating ( 10 ) measured, from the measured reflection spectrum (cSp) by means of an inverse Fourier transformation an impulse response (Ir) of the generated Grating ( 10 ) at least approximately calculated in reflection mode and from this calculated pulse response (Ir) by solving a particular one-dimensional reflection scattering problem the actual course ( 12 , 14 , 16 ) of the refractive index (n) and / or the grating strength (Δn) and / or the lattice constant (G) of the generated lattice ( 10 ) along the longitudinal direction ( 21 ) can be calculated at least approximately.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a transmission spectrum of the generated grating ( 10 ) is measured as a complex spectrum (cSp), an impulse response (Ir) of the generated grating from the measured transmission spectrum (cSp) by means of an inverse Fourier transformation ( 10 ) at least approximately calculated in the transmission mode and from this calculated impulse response (Ir) by solving a particular one-dimensional transmission scattering problem the actual course ( 12 , 14 , 16 ) of the refractive index (n) and / or the grating strength (Δn) and / or the lattice constants (G) of the generated lattice ( 10 ) along the longitudinal direction ( 21 ) can be calculated at least approximately.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the action of a refractive index-changing agent (S, C, P, T), which produces a periodically varying in the longitudinal direction ( 21 ) changing refractive index in the generated grating ( 10 ).

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the action of a refractive index-changing agent (S, C, P, T), which produces a non-periodically varying refractive index change in the generated grating ( 10 ) in the longitudinal direction ( 21 ).

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the action of a refractive index-changing agent (S, C, P, T), which generates a constant change in the longitudinal direction ( 21 ) in the generated refractive index in the grating ( 10 ).

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a refractive index-changing means (S) in the form of an exposure of the generated grating ( 10 ) with a refractive index-changing radiation (S) is used for exposure.

10. The method according to claim 9, characterized in net that an opti as the refractive index-changing radiation (S) certain radiation is used.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized records that as a refractive index-changing radiation (S) Matter beam is used.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a refractive index-changing agent in the form of a thermal treatment (T) of the generated grating ( 10 ) is used for exposure.

13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a refractive index-changing agent in the form of a chemical treatment (C) of the generated grating ( 10 ) is used for exposure.

14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a refractive index-changing agent in the form of a mechanical stress (P) exerted on the generated grating ( 10 ) is used for exposure.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an optical conductor ( 2 ) is used in the form of an optical waveguide.

16. The method according to claim 15, characterized in that an optical waveguide ( 2 ) is used in the form of an optical fiber's.

17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an optical interferometer ( 40 ; 50 ) is used to measure a comple xen spectrum (cSp) of the generated grating ( 10 ).

18. The method according to any one of the preceding claims characterized in that at least one of the ver steps a) to f) are carried out more than once.

19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a complex spectrum (cSp) is measured both at one ( 10 ₁) and at the other end ( 10 ₂) of the grating ( 10 ) generated.