DE19955314A1

DE19955314A1 - Langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung

Info

Publication number: DE19955314A1
Application number: DE19955314A
Authority: DE
Inventors: Joo-Nyung Jang; Sun-Wook Kim; Se-Yoon Kim; Min-Sung Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2019-11-18
Also published as: JP2001091762A; FR2798476A1; CN1175295C; AU5717899A; DE19955314B4; GB9929890D0; US6314222B1; AU735273B2; GB2354083B; FR2798476B1; CN1288165A; GB2354083A

Abstract

Eine langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung weist einen Kern mit langperiodischen, faseroptischen Gittern auf, die in diesen mit vorbestimmten Perioden gebildet sind. Ein Mantel umgibt den Kern. Eine Beschichtung bedeckt einen Mantelbereich frei von den langperiodischen, faseroptischen Gittern. In einem Kern/Mantel-Brechungszahländerungsbereich weist eine Kopplungswellenlänge einen negativen Wellenlängenverschiebungsbereich im Hinblick auf eine Temperaturänderung entsprechend zur Menge eines dem Kern hinzugefügten Dotiermittels auf. In einem Mantel/Wiederbeschichtungs-Brechzahländerungsbereich nimmt eine Brechzahl bei ansteigender Temperatur ab und eine Kopplungswellenlänge weist einen positiven Wellenlängenverschiebungsbereich auf. Folglich zeigt der Kern eine negative Kopplungswellenlängenverschiebung um einen Betrag einer positiven Kopplungswellenlängenverschiebung in dem Wiederbeschichtungsmaterial, dessen Brechzahl mit anwachsender Temperatur abnimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine langperiodische, faseroptische Gitterfil tereinrichtung und insbesondere eine temperaturkompensierte langperiodische, faser optische Gittereinrichtung, welche keine Kopplungsverschiebungscharakteristik bezüg lich einer Temperaturänderung aufweist.

Ein faseroptisches Gitter wird allgemein als Filter zur Auswahl eines optischen Signals mit einer bestimmten Wellenlänge, welches sich entlang eines Faserkerns fortpflanzt, verwendet. Das faseroptische Gitter kann Licht einer bestimmten Wellenlänge eliminie ren oder reflektieren durch Induzieren einer periodischen Änderung in einer Brechzahl einer Lichtleitfaser durch Verwendung eines Ultraviolett (UV)-Laser. Faseroptische Gitter werden in kurzperiodische und langperiodische faseroptische Gitter unterteilt.

Das kurzperiodische faseroptische Gitter reflektiert nur Licht bei einem bestimmten Wellenlängensignal bei Filterung, während das langperiodische faseroptische Gitter eine Faserkern-Mode, in der sich ein optisches Signal entlang des Kerns der Lichtleiterfaser fortpflanzt, mit einer Fasermantel-Mode in gleicher Fortpflanzungsrichtung koppelt. Langperiodische faseroptische Gitter mit einer Periode im Bereich von mehreren 10 µm bis zu mehreren 100 µm werden als Verstärkungsabflachfilter in einem EDFA (Erbium dotierter Faserverstärker) aufgrund der Fähigkeit zum Entfernen von Licht einer be stimmten Wellenlänge durch Verschieben des Lichts von der Kem-Mode zur Mantel- Mode in gleicher Fortpflanzungsrichtung verwendet.

Die langperiodischen faseroptischen Gitter werden durch Variation einer Brechzahl im Kern der Lichtleitfaser hergestellt, die für jede vorbestimmte Periode empfindlich auf UV- Strahlung reagiert. Die Brechzahl wächst in einem Kernbereich an, der der UV- Bestrahlung ausgesetzt war. Die Brechzahl ist unverändert in einem Kernbereich, der keiner UV-Belichtung ausgesetzt war. Dadurch ergibt sich eine periodische Änderung in der Brechzahl entlang der Längsachse der Lichtleitfaser.

Die langperiodischen faseroptischen Gitter reagieren empfindlich auf Temperatur und ihre optischen Eigenschaften werden durch eine Umgebungsbrechzahl eines Lichtleitfa sermantels oder -hülle beeinflußt. Mikrobiegungen der Lichtleitfaser beeinflussen erheb lich die zentrale Wellenlänge und das Auslöschverhältnis der langperiodischen faserop tischen Gitter, das durch die Kopplung zwischen einer Kern-Mode und einer Faserman tel-Mode bestimmt ist.

Eine Wiederbeschichtung mit optischen Merkmalen stabilen bezüglich Einflüssen der äußeren Umgebung ist erforderlich zur Verwendung der langperiodischen, faseropti schen Gitter. Die äußeren Einflußfaktoren sind Temperatur, Feuchtigkeit, Staubeintrag und Mikrobrüche oder Mikrobiegungen der Lichtleitfaser. Eine Kopplung tritt bei einer langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung auf, wenn die folgende Pha senanpassungsbedingung nach Gleichung 1 erfüllt ist:

wobei β_co eine Fortpflanzungskonstante in einer Kern-Mode, β^m _(cl) eine Fortpflanzungs konstante in einer Mantel-Mode m-ter Ordnung und Λ eine Gitterperiode ist.

Wenn

(n als Brechzahl und λ als Wellenlänge), gilt;

Licht mit einer Wellenlänge kann zu einer Mantel-Mode verschoben werden durch Be stimmen der Gitterperiode Λ und einer Brechzahldifferenz (n_co - n^(m) _cl).

Die Brechzahldifferenz wird durch entsprechende Bestrahlung einer UV-empfindlichen Lichtleitfaser mit UV-Licht erhalten. Dabei ist die Lichtleitfaser mit einer Maske mit einer bestimmten Gitterperiode Λ versehen und UV-Licht wird auf die Maske projiziert. Die Lichtleitfaser reagiert mit der UV-Strahlung in einer solchen Weise, daß die Brechzahl des Kerns anwächst und eine Kopplungswellenlänge in Richtung zu langen Wellenlän gen anwächst. Um ein beabsichtigtes Spektrum (das heißt, beabsichtigte Kopplungswel lenlänge und Auslöschverhältnis der langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrich tung) zu erhalten, sollte das UV-Licht für eine angemessene Zeit projiziert werden, wo bei eine Maskierungsperiode genau zu kontrollieren ist.

Die Kopplungswellenlänge von in dieser Weise hergestellten faseroptischen Gittern wird durch die Temperatur beeinflußt. Eine Verschiebung in der Kopplungswellenlänge im Hinblick auf eine Temperaturänderung ist durch die Variationen in Brechzahl und ther mischer Ausdehnung in Längsrichtung bei einer Temperaturänderung bestimmt. Dies läßt sich wie folgt darstellen:

wobei T die Temperatur ist.

Wenn eine langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung aus einer allgemeinen Kommunikationslichtleitfaser oder verteilungsverschobene Lichtleitfaser hergestellt ist, ist

mehrere zehnmal größer als

und folglich kann

vernach lässigt werden. Beispielsweise verschiebt sich die Kopplungswellenlänge von Flexcor 1060 von Corning um 5 nm pro 100°C. In einer typischen verteilungsverschobenen Lichtleitfaser verschiebt sich die Kopplungswellenlänge um 0,3 nm pro 100°C bezüglich einer Expansion in Längsrichtung und um 5 nm pro 100°C im Hinblick auf eine Brech zahländerung. Eine Temperaturstabilität von ungefähr 0,3 nm pro 100°C ist für ein Ver stärkungabflachfilter erforderlich, welches eine Anwendung eines langperiodischen, fa seroptischen Gitterfilters bei gegenwärtig angewendeten Systemen ist.

Zur Kompensierung einer Temperaturänderung wird eine Brechzahlverteilung in einer Lichtleitfaser so ausgewählt oder die Gitterperiode der Lichtleitfaser so ausgewählt, daß dλ^(m)/dΛ in Gleichung 3 beim Stand der Technik einen negativen Wert aufweist. Alternativ wird B₂O₃ der Lichtleitfaser hinzugefügt, um dn/dT = 0 zu erhalten.

Falls Λ < 100 µm in einem üblichen langperiodischen faseroptischen Gitterfilter ist, ist dλ^(m)/dΛ negativ bei dem bekannten Verfahren zur Steuerung der Brechzahl des Filters durch Setzen von dλ^(m)/dΛ auf einen negativen Wert. Ist Λ = 40 µm, beträgt die Abhängig keit der Wellenlänge von der Temperatur in der Flexcor 1060 - Lichtleitfaser 0,15-0,45 nm/100°C, wobei allerdings eine λ^(m)-Mode in einem 1.1 µm Bereich ist, was von einem Kommunikationsbereich abweicht.

Eine temperaturkompensierte, langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung ist im Detail in der koreanischen Anmeldung Nr. 99-8332 mit Titel "Temperaturkompensiertes, langperiodisches, faseroptisches Gitterfilter" beschrieben, die vom Anmelder eingereicht wurde.

Eine Wiederbeschichtung des langperiodischen, faseroptischen Gitterfilters in der oben genannten Anmeldung ist aus einem Material gebildet, bei dem die Brechzahl mit der Temperatur anwächst und die Brechzahl einer allgemeinen Wiederbeschichtung, insbe sondere einer Polymer-Wiederbeschichtung, aufgrund der thermischen Expansion bei erhöhter Temperatur abnimmt. Daher, wenn ein langperiodisches, faseroptisches Git terfilter gebildet aus einer üblichen Lichtleitfaser wieder beschichtet wird, tritt ein Lang wellenverschiebungseffekt der Wiederbeschichtung zu einem Langwellenverschie bungsmerkmal des langperiodischen, faseroptischen Gitterfilters hinzu und folglich sollte ein bestimmtes Wiederbeschichtungsmaterial zur Reduzierung einer Brechzahl verwen det werden. Ein solches Material ist gerade in der Entwicklung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine temperaturkompen sierte, langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung bereitzustellen, welche keine Kopplungsverschiebungscharakteristik bezüglich einer Temperaturänderung aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer temperatur kompensierten, langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung, die widerstands fähig gegenüber Feuchtigkeit und "weich" genug zur Verhinderung von Mikrobiegungen ist.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird eine langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrich tung bereitgestellt mit einem Kern mit langperiodischen, faseroptischen Gittern in jeweils vorbestimmten Perioden, einem den Kern umgebenden Mantel, einer einen Mantelbe reich bedeckenden Beschichtung, welcher Mantelbereich frei von langperiodischen, fa seroptischen Gittern ist, einer Wiederbeschichtung, die einen Mantelbereich bedeckt, der langperiodische, faseroptische Gitter aufweist, einem Kern/Mantel-Brechzahlän derungsbereich, in dem eine Kopplungswellenlänge einen negativen Wellenlängenver schiebungsbereich bezüglich einer Temperaturänderung gemäß der Menge eines dem Kern hinzugefügten Dotiermittels aufweist, und einem Mantel/Wiederbeschichtung- Brechzahländerungsbereich, in dem eine Brechzahl bei wachsender Temperatur ab nimmt und eine Kopplungswellenlänge einen positiven Wellenlängsverschiebungsbe reich aufweist. Daher zeigt der Kern eine negative Kopplungswellenlängenverschiebung in einer Größe einer positiven Kopplungswellenlängenverschiebung in dem Wiederbe schichtungsmaterial, dessen Brechungszahl mit anwachsender Temperatur abnimmt. Im folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1A eine perspektivische Ansicht einer langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung;

Fig. 1B eine perspektivische Ansicht der Gitterfiltereinrichtung nach Fig. 1A mit einer entfernten Wiederbeschichtung;

Fig. 1C einen Schnitt durch die langperiodische, faseroptische Gitterfilteran ordnung mit entfernter Wiederbeschichtung;

Fig. 2A-2D Graphen zur Darstellung einer Kopplungswellenlängenverschie bung in Abhängigkeit von einer Umgebungsbrechzahl eines Fa sermantels;

Fig. 3 einen Graphen zur Darstellung einer Kopplungswellenverschie bung in Abhängigkeit zu einer Änderung in der Umgebungsbrech zahl des Mantels;

Fig. 4 einen Graphen zur Darstellung einer Kopplungswellenverschie bung in Abhängigkeit von der Umgebungsbrechzahl des Mantels, wobei diese kleiner als die Brechzahl des Mantels ist;

Fig. 5A einen Graphen zur Darstellung einer Brechzahländerung in Ab hängigkeit von der Temperatur einer Wiederbeschichtung aus einem allgemeinen Polymermaterial;

Fig. 5B einen Graphen zur Darstellung einer Brechzahländerung in Ab hängigkeit von der Temperatur einer Wiederbeschichtung aus einem Silikonharz;

Fig. 6 einen Graphen zur Darstellung einer Kopplungswellenlängenver schiebung in Abhängigkeit von der Temperaturänderung in einem Wiederbeschichtungsmaterial;

Fig. 7 einen Graphen zur Darstellung einer Brechzahlvariation in Abhängig keit von der Temperatur bei unterschiedlicher Dotierungsmittelkonzen trationen in dem Lichtleitfaserkern;

Fig. 8 einen Graphen zur Darstellung einer Wellenlängenabhängigkeit von der Temperatur bei unterschiedlichen Dotierungsmittelkonzentrationen im Lichtleitfaserkem;

Fig. 9 einen Graphen zur Darstellung einer Temperaturkompensation einer langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung gemäß vor liegender Erfindung;

Fig. 10A einen Graphen zur Darstellung einer Temperaturabhängigkeit einer allgemeinen langperiodischen, faseroptischen Gittereinrichtung mit entfernter Wiederbeschichtung;

Fig. 10B einen Graphen zur Darstellung einer Temperaturabhängigkeit einer allgemeinen langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung mit Wiederbeschichtung;

Fig. 11 einen Graphen zur Darstellung einer Temperaturabhängigkeit der langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung gemäß vor liegender Erfindung, und

Fig. 12 einen Schnitt durch die langperiodische, faseroptische Gitterfilterein richtung gemäß vorliegender Erfindung.

In der folgenden Beschreibung werden gutbekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht im Detail beschrieben, da diese für die eigentliche Erfindung unnötig sind.

Eine Beschichtung einer Lichtleitfaser wird für eine vorbestimmte Länge entfernt, um langperiodische, faseroptische Gitter in einer Lichtleitfaser zu bilden. Dann werden die langperiodischen, faseroptischen Gitter in dem belichteten Bereich unter Verwendung eines UV-Lasers und einer Amplitudenmaske gebildet. Die unbeschichteten, langperi odischen faseroptischen Gitter werden durch die äußere Umgebung von Temperatur, Feuchtigkeit, Staub, Mikrobrüchen und Mikrobiegungen beeinflußt und benötigen folg lich einen Schutz, um eine Änderung in den optischen Eigenschaften zu vermeiden.

Weiterhin sind eine Vielzahl von langperiodischen, faseroptischen Gittern entlang der Länge einer Lichtleitfaser für eine vorbestimmte Periode gebildet und dienen als Filter zum Koppeln einer Kern-Mode mit einer Mantel-Mode. Daher sollte die Brechzahl des Wiederbeschichtungsmaterials beachtet werden.

Nach den Fig. 1A, 1B und 1C weist eine kompakte langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung 100 einen Kern 10 mit in diesem jeweils in vorbestimmten Peri oden gebildeten langperiodischen, faseroptischen Gittern, einen den Kern 10 umgeben den Mantel 12, eine den Mantel 12 umgebende Beschichtung 14 und eine Wiederbe schichtung 18 auf, die die langperiodischen, faseroptischen Gitter 16 bedeckt. Die Wie derbeschichtung wird in einem Bereich aufgebracht, von dem die Beschichtung 14 ent fernt wurde, um die langperiodischen faseroptischen Gitter 16 zu schützen.

In Fig. 1C zeigen Pfeile eine Wellenlängenfortpflanzungsrichtung und eine Kopplung einer Kem-Mode mit einer Mantel-Mode in der langperiodischen, faseroptischen Gitterfil tereinrichtung an. Die Dicke eines Pfeils zeigt die Lichtintensität bei einer Wellenlänge an.

Ein optisches Signal mit einer zentralen Wellenlänge, das sich in einer fundamentalen Führungsmode im Kern 10 fortpflanzt, wird im Brechzahländerungsbereich gestreut, das heißt, in den langperiodischen, faseroptischen Gittern 16. Bei Kopplung des gestreuten Lichts in den Mantel 12, wird Licht bei einer Wellenlänge, die der Phasenanpaßbedin gung genügt, kohärent verstärkt. Das Licht pflanzt sich bis außerhalb des Mantels 12 fort und die langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung 100 dient als wellenlän genabhängiger Abschwächer.

Die Intensität des sich in der fundamentalen Führungsmode fortpflanzenden Lichts wird während des Durchtritts durch die langperiodischen, faseroptischen Gitter 16 reduziert, wie durch die Dickenverminderung eines Pfeils angezeigt. Die Intensität des Lichts bei einer Wellenlänge eingekoppelt in den Mantel 12 nimmt zu, wie durch das Anwachsen der Dicke der Pfeile dargestellt.

Eine äußere Umgebung des Mantels 12, nämlich Luft, weist eine Brechzahl von 1 auf. Falls der Mantel 12 mit einem Material wieder beschichtet wird, welches eine Brechzahl n nach Bildung der langperiodischen, faseroptischen Gitter aufweist, wird eine Kopp lungsbedingung geändert und folglich eine Kopplungswellenlänge zu langen oder kur zen Wellenlängen verschoben.

Fig. 2A bis 2D sind Graphen zur Darstellung der Verschiebung einer Kopplungswel lenlänge im Hinblick auf eine Umgebungsbrechzahl des Mantels.

Fig. 2A zeigt eine Lichtdurchlaßcharakteristik, wenn die Umgebungsbrechzahl (die Brechzahl der Luft) des Mantels, der die langperiodischen, faseroptischen Gitter umgibt, gleich 1 ist.

Fig. 2B zeigt eine Lichtdurchlaßcharakteristik, wenn die Umgebungsbrechzahl des Mantels 1,400 ist. Es sei angemerkt, daß ein Lichtdurchlaß anwächst und eine Kopp lungswellenlängenverschiebung zu kurzen Wellenlängen ungefähr 4,8 nm im Vergleich zum Graphen nach Fig. 2A erfolgt.

Fig. 2C zeigt eine Lichtdurchlaßcharakteristik, wenn die Umgebungsbrechzahl des Mantels 1,448 beträgt. Die Kopplungswellenlängenverschiebung erfolgt zu kurzen Wel lenlängen um 16,5 nm im Vergleich zur Fig. 2A.

Fig. 2D zeigt eine Lichtdurchlaßcharakteristik mit einer Umgebungsbrechzahl des Mantels von 1,484. Die Kopplungswellenlänge verschiebt sich zu einer langen Wellen länge im Vergleich zu Fig. 2A.

Nach Fig. 2B und 2C verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu einer kürzeren Wellenlänge, falls die Umgebungsbrechzahl des Mantels von 1 anwächst, aber kleiner als die Brechzahl des Mantels ist. Übertrifft andererseits die Umgebungsbrechzahl des Mantels die Brechzahl des Mantels, verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu einer langen Wellenlänge, siehe Fig. 2D. Falls Umgebungsbrechzahl des Mantels gleich Brechzahl des Mantels ist, wird eine Totalreflektionsbedingung aufgehoben und eine Kopplungsspitze verschwindet.

Fig. 3 ist ein Graph zur Darstellung einer Kopplungswellenlängenverschiebung in Ab hängigkeit zur Änderung der Umgebungsbrechzahl des Mantels. Die Kopplungswellen länge verschiebt sich zu einer kurzen Wellenlänge, wenn die Umgebungsbrechzahl von 1,0 anwächst; die Kopplungsspitze verschwindet, wenn die Umgebungsbrechzahl gleich der Brechzahl des Mantels ist, und dann verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu einer langen Wellenlänge, wenn die Umgebungsbrechzahl die Brechzahl des Mantels übertrifft.

Fig. 4 ist ein Graph zur Darstellung einer Kopplungswellenlängenverschiebung in Ab hängigkeit von einer Änderung der Umgebungsbrechzahl des Mantels, wenn die Umge bungsbrechzahl kleiner als die Brechzahl des Mantels ist. Nach Fig. 4 verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu langen Wellenlängen, wenn die Umgebungsbrechzahl abnimmt, falls die Umgebungsbrechzahl kleiner als die Brechzahl des Mantels ist.

Die Ergebnisse nach den Fig. 2A bis 4 sind im Detail in einer Arbeit des Erfinders beschrieben mit dem Titel "Verschiebung der Resonanz eines langperiodischen Faser gitters induziert durch eine Änderung der Umgebungsbrechzahl", 1977 Optics Letters, 1. Dezember 1997/Vol. 22, No. 23.

Fig. 5A zeigt eine Änderung in der Brechzahl eines allgemeinen Wiederbeschich tungsmaterials in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung und Fig. 5B zeigt eine Änderung in der Brechzahl von Silikonharz als Beispiel für ein allgemeines Wiederbe schichtungsmaterial in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung.

Gemäß 5A zeigt ein allgemeines Wiederbeschichtungsmaterial, das heißt ein Polymer, eine thermische Ausdehnung bei wachsender Temperatur und hat eine reduzierte Brechzahl. Nach Fig. 5B zeigt Silikonharz ebenfalls eine thermische Ausdehnung bei einer wachsenden Temperatur und eine reduzierte Brechzahl. Die Brechzahlvariation in Abhängigkeit von der Temperatur bei Silikonharz beträgt -2,4 × 10^-2/100°C.

Fig. 6 zeigt eine Kopplungswellenlängenverschiebung eines Wiederbeschichtungsma terials in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung. Es sei angemerkt, daß gemäß der Zeichnung die Kopplungswellenlänge sich zu einer langen Wellenlänge verschiebt, wenn die Brechzahl des Wiederbeschichtungsmaterials mit steigender Temperatur ab nimmt. Die Verschiebung der Kopplungswellenlänge zur langen Wellenlänge impliziert, daß ein positiver Wellenlängenverschiebungsbereich vorliegt.

Fig. 7 zeigt eine Kopplungswellenlängenverschiebung in Abhängigkeit einer Tempera turänderung bei unterschiedlichen Konzentrationen eines Dotiermittels, das dem Licht leitfaserkern zugefügt wird. Eine Temperaturkompensation durch Hinzufügen von B₂O₃ und GeO₂ als Dotiermittel zum Kern ist im Detail in EP 0 800 098 A2 beschrieben mit dem Titel "Lichtwellenleitergitter und Verfahren zu dessen Herstellung". Nach Fig. 7 haben langperiodische, faseroptische Gitter mit mehr B₂O₃ als GeO₂ einen negativen Wellenlängenverschiebungsbereich, wenn die Temperatur anwächst. Das heißt, eine Brechzahlvariation in Abhängigkeit von der Temperatur hat einen negativen Wert. Ge mäß vorliegender Erfindung wird eine Temperaturänderung kompensiert, in dem der Wellenlängenverschiebungsbereich der Kopplungswellenlänge auf einen negativen Wert in den langperiodischen, faseroptischen Gitter und auf einen positiven Wert in dem Wiederbeschichtungsmaterial gesetzt wird.

Wird beispielsweise 20mol% GeO₂ and 15mol% B₂O₃ dem Kern zugefügt, ergibt sich eine Änderung in der Brechzahl der langperiodischen, faseroptischen Gitter, die auf dem Kern gebildet sind, in Abhängigkeit von der Temperaturänderung mit einem negati ven Wert und folglich weist die Kopplungswellenlänge einen negativen Wellenlängen verschiebungsbereich auf. Dies ist in Fig. 8 dargestellt.

Nach Fig. 8 verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu kurzen Wellenlängen bei wachsender Temperatur, wenn die Menge von B₂O₃ größer als die von GeO₂ im Kern ist und die langperiodischen, faseroptischen Gitter nicht wiederbeschichtet sind.

In Fig. 8 verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu kurzen Wellenlängen, wenn die Temperatur anwächst. Dies impliziert, daß die Kopplungswellenlänge in der langperiodi schen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung einen negativen Wellenlängenverschie bungsbereich aufweist.

Fig. 9 zeigt einen Graphen mit einem Langwellenverschiebungseffekt eines Wiederbe schichtungsmaterials wie Silikonharz bei wachsender Temperatur in der langperiodi schen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung und eine Temperaturkompensation, die sich durch eine Kurzwellenverschiebung bei Verwendung von mehr B₂O₃ als GeO₂ ergibt. Bezugszeichen 91 zeigt eine Verschiebung der Kopplungswellenlänge zu längeren Wellenlängen aufgrund eines Brechzahländerungsbereichs von Man tel/Wiederbeschichtung gemäß einer Temperaturänderung und Bezugszeichen 93 zeigt eine Verschiebung der Kopplungswellenlänge zu kurzen Wellenlängen aufgrund eines Brechzahländerungsbereichs von Kern/Mantel gemäß einer Temperaturänderung an.

Die Langwellenverschiebung und Kurzwellenverschiebung der Kopplungswellenlänge treten gleichzeitig in der langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung auf, wo durch sich gemäß vorliegender Erfindung eine Temperaturkompensation ergibt, wie es durch Bezugszeichen 92 gekennzeichnet ist.

Fig. 10A und 10B zeigen Graphen zur Darstellung von Wellenlängenverschiebun gen in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung in Fällen, in denen eine allgemeine langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung keine Kurzwellenverschiebung in einem Kern zeigt und nicht wiederbeschichtet ist beziehungsweise entsprechend mit einem Silikonharz wiederbeschichtet ist.

Fig. 8 zeigt eine Wellenlängenverschiebung in Abhängigkeit von einer Temperaturän derung, wenn die langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung gemäß vorlie gender Erfindung nicht wiederbeschichtet ist, während sie einen negativen Wellenlän genverschiebungsbereich bei mehr B₂O₃ als GeO₂ zeigt.

Fig. 11 ist ein Graph zur Darstellung einer Wellenlängenverschiebung in Abhängigkeit einer Temperaturänderung, wenn die langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrich tung gemäß vorliegender Erfindung mit einem Silikonharz wiederbeschichtet ist, wäh rend sie einen negativen Wellenlängenverschiebungsbereich bei mehr B₂O₃ als GeO₂ aufweist.

Die Temperaturkompensation gemäß vorliegender Erfindung wird im folgenden unter Vergleich der Fig. 10A und 10B, die die bekannte Technologie zeigen, mit den Fig. 8 und 9 gemäß vorliegender Erfindung beschrieben.

Nach Fig. 10A verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu langen Wellenlängen bei Temperaturanstieg, wenn keine Wiederbeschichtung der bekannten langperiodischen, faseroptischen Gitterfiltereinrichtung erfolgt ist, und eine Temperaturabhängigkeit der Wellenlänge beträgt ungefähr 5,08 nm/100°C.

Nach Fig. 10B verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu längeren Wellenlängen bei ansteigender Temperatur, wenn die bekannte langperiodische, faseroptische Gitter filtereinrichtung als Wiederbeschichtung Silikonharz aufweist, und eine Temperaturab hängigkeit der Wellenlänge beträgt ungefähr 10 nm/100°C.

Nach den Fig. 10A und 10B ergibt sich, daß ein Synergieeffekt zwischen einer Langwellenverschiebung des Lichtleitfaserkerns und einer Langwellenverschiebung des Silikonharzes auftritt, wenn die Wiederbeschichtung der bekannten langperiodischen, faseroptischen Gitter Silikonharz ist, wodurch der Langwellenverschiebungseffekt noch vergrößert wird. Das heißt, die Temperaturabhängigkeit nimmt noch zu.

In Fig. 8, wenn der Lichtleitfaserkem mehr B₂O₃ als GeO₂ enthält und die langperiodi sche, faseroptische Gitterfiltereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung noch nicht wie derbeschichtet ist, verschiebt sich die Kopplungswellenlänge zu kürzeren Wellenlängen bei ansteigender Temperatur und eine Temperaturabhängigkeit der Wellenlänge beträgt ungefähr -4,7 nm/100°C.

Nach Fig. 11, wenn der Lichtleitfaserkern mehr B₂O₃ als GeO₂ enthält und die langpe riodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung mit Silikonharz gemäß vorliegender Erfin dung wiederbeschichtet ist, treten ein Kurzwellenverschiebungseffekt des Kerns und ein Langwellenverschiebungseffekt des Wiederbeschichtungsmaterials gleichzeitig auf, wo durch eine Temperaturänderung kompensiert wird. Als Ergebnis ergibt sich keine Ände rung in der Kopplungswellenlänge in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung. In diesem Fall beträgt die Temperaturabhängigkeit der Wellenlänge ungefähr 0,07 nm/100°C.

Eine auf diese Weise hergestellte langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist in Fig. 12 dargestellt. Ein Kern 120 enthält mehr B₂O₃ als GeO₂ und ein Mantel 122 umgibt den Kern 120. Eine Vielzahl von langperiodi schen, faseroptischen Gittern 126 sind in Längsrichtung am Kern 120 gebildet. Ein Sili konharz 128 als Wiederbeschichtung bedeckt die langperiodischen, faseroptischen Gitter 126.

Es ergibt sich, daß bei einer Kopplungswellenlängenverschiebung mit einem positiven Wellenlängenverschiebungsbereich bei erhöhter Temperatur durch Verwendung von mehr B₂O₃ als GeO₂ in einem Lichtleitfaserkem und einer Brechzahlabnahme mit An wachsen der Temperatur und einer Kopplungswellenlängenverschiebung mit einem positiven Bereich in einer Wiederbeschichtung, eine Temperaturänderung kompensiert werden kann ohne eine kleine Kopplungswellenlängenverschiebung.

Wie oben beschrieben, weist eine langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung einen Kern auf, in dem eine Kopplungswellenlängenver schiebung innerhalb eines negativen Bereichs bei erhöhter Temperatur entsprechend zur Menge eines hinzugefügten Dotiermittels ist, und eine Wiederbeschichtung, in der eine Brechzahl mit anwachsender Temperatur abnimmt und die Kopplungswellenlän genverschiebung in einem positiven Bereich ist. Folglich kann die Wellenlängenver schiebung der langperiodischen, faseroptischen Gitter aufgrund einer Temperaturände rung kompensiert werden und ein Temperaturkompensation ist möglich.

Die Erfindung wurde dargestellt und beschrieben unter Bezugnahme auf bestimmte, bevorzugte Ausführungsbeispiele. Es ist selbstverständlich, daß verschiedene Ände rungen in Form und Details durchgeführt werden können, ohne daß der Schutzumfang der beigefügten Ansprüche verlassen wird.

Claims

1. Eine langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung weist auf:
einen Kern mit an diesem gebildeten langperiodischen, faseroptischen Gittern in jeweils vorbestimmten Perioden;
einen den Kern umgebenden Mantel;
eine einen Mantelbereich frei von langperiodischen, faseroptischen Gittern bedeckende Beschichtung;
eine einen Mantelbereich mit langperiodischen, faseroptischen Gittern bedeckende Wiederbeschichtung;
einen Kern/Mantel-Brechzahländerungsbereich, in dem eine Kopplungswellenlänge ei nen negativen Wellenlängenverschiebungsbereich in Abhängigkeit von einer Tempera turänderung entsprechend zur Menge des dem Kem hinzugefügten Dotiermittels auf weist, und
einen Mantel/Wiederbeschichtung-Brechzahländerungsbereich, in dem eine Brechzahl bei wachsender Temperatur abnimmt und eine Kopplungswellenlänge einen positiven Wellenlängenverschiebungsbereich aufweist.

2. Langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotiermittel B₂O₃ und GeO₂ enthält und die Summe der durch einer aufgrund der Menge von GeO₂ angewachsenen Brechzahl und durch eine durch die Menge von B₂O₃ verminderten Brechzahl verursachten Kopplungswellenlängenverschiebungen einen negativen Wellenlängenverschiebungswert aufweist.

3. Langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederbeschichtung aus einem Polymermaterial gebildet ist, dessen Brechzahl mit ansteigender Temperatur abnimmt.

4. Langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial Silikonharz ist.

5. Langperiodische, faseroptische Gitterfiltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl der Wiederbeschichtung geringer als die Brechzahl des Mantels ist.