DE60037052T2 - Optische Gittervorrichtung mit variabler Beschichtung - Google Patents

Optische Gittervorrichtung mit variabler Beschichtung Download PDF

Info

Publication number
DE60037052T2
DE60037052T2 DE60037052T DE60037052T DE60037052T2 DE 60037052 T2 DE60037052 T2 DE 60037052T2 DE 60037052 T DE60037052 T DE 60037052T DE 60037052 T DE60037052 T DE 60037052T DE 60037052 T2 DE60037052 T2 DE 60037052T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
coating
grating
grating device
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60037052T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60037052D1 (de
Inventor
Laura Ellen Adams
Benjamin John Summit Eggleton
Rolando Patricio Espindola
Sungho Jin
Hareesh Mavoori
John A. Rogers
Thomas Andrew Strasser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia of America Corp
Original Assignee
Lucent Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lucent Technologies Inc filed Critical Lucent Technologies Inc
Publication of DE60037052D1 publication Critical patent/DE60037052D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60037052T2 publication Critical patent/DE60037052T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
    • G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
    • G02B6/29319—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations
    • G02B6/2932—With a cascade of diffractive elements or of diffraction operations comprising a directional router, e.g. directional coupler, circulator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
    • G02B6/022—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating using mechanical stress, e.g. tuning by compression or elongation, special geometrical shapes such as "dog-bone" or taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29371—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating principle based on material dispersion
    • G02B6/29374—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating principle based on material dispersion in an optical light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29392—Controlling dispersion
    • G02B6/29394—Compensating wavelength dispersion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29395—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device configurable, e.g. tunable or reconfigurable
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0128—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0128—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects
    • G02F1/0131—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence
    • G02F1/0134—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence in optical waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H04B10/2519—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using Bragg gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
    • G02B6/02204—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating using thermal effects, e.g. heating or cooling of a temperature sensitive mounting body
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
    • G02B6/29316—Light guides comprising a diffractive element, e.g. grating in or on the light guide such that diffracted light is confined in the light guide
    • G02B6/29317—Light guides of the optical fibre type
    • G02B6/29322—Diffractive elements of the tunable type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/29398—Temperature insensitivity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
    • G02F2201/307—Reflective grating, i.e. Bragg grating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Lichtwellenleiter-Gittervorrichtung.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Lichtwellenleiter und Fasergitter sind von Nutzen für die Telekommunikationsübertragung und Vernetzung. Grundsätzlich sind Lichtwellenleiter dünne Glasstränge, die in der Lage sind, informationsenthaltende optische Signale mit geringem Verlust über weite Distanzen zu übertragen. Im Wesentlichen ist ein Lichtwellenleiter ein Wellenleiter mit geringem Durchmesser, welcher einen Kern mit einem ersten Brechungsindex, umgeben von einem Mantel mit einem zweiten (niedrigeren) Brechungsindex aufweist. Solange der Brechungsindex des Kerns den des Mantels übersteigt, bietet ein Lichtstrahl, der sich entlang des Kerns ausbreitet, vollständige interne Reflexion, und er wird entlang der Länge des Kerns geleitet. Übliche Lichtwellenleiter sind aus hochreinem Silizium hergestellt, und verschiedene Konzentrationen von Dotiersubstanzen können hinzugegeben sein, um den Brechungsindex zu steuern.
  • Optische Gitter sind wichtige Elemente für das selektive Steuern der Pfade oder Eigenschaften von wanderndem Licht. Gitter auf der Grundlage von Lichtwellenleitern sind von besonderem Interesse als Komponenten in Modem-Telekommunikationssystemen. Zum Beispiel kann bei der Fernübertragung von optischen Signalen die Ansammlung von Signaldispersion ein ernsthaftes Problem sein. Dieses Problem intensiviert sich, wenn sich die Signale über längere Entfernungen bewegen oder mit einer Erhöhung der Anzahl der Kanäle in einem optischen Wellenlängen-Multiplex-(wavelength-division-multiplexed – WDM)Kommunikationssystem. Die Anstrengungen zum Kompensieren chromatischer Dispersion beinhalteten bis heute die Verwendung von dispersionskompensierenden Gittern, welche in Kombination mit dispersionskompensierenden Fasern verwendet werden können. Siehe M. I. Hayee et al., IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETT., Vol. 9, Nr. 9, S. 1271 (1997); R. I. Laming et al., IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETT., Vol. 8, Nr. 3 (1996); W. H. Loh et al., IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETT., Vol. 8, Nr. 7 (1996); K. O. Hill et al., OPT. LETT., Vol. 19, S. 1314 (1994); und US-Patentschrift Nr. 5,701,188 von M. Shigematsu et al., erteilt am 23. Dezember 1997, hierin durch Verweis eingefügt. Die oben genannten dispersionskompensierenden Vorrichtungen sind jedoch nicht flexibel und stellen nur ein feststehendes Maß an Kompensation für chromatische Dispersion bereit. Es werden flexiblere Designs gewünscht, da die aktive Steuerung der Dispersion für Hochgeschwindigkeitssysteme von Bedeutung ist.
  • Mehrere Designs für faserintern einstellbare dispersionskompensierende Elemente auf der Grundlage gechirpter Bragg-Gitter wurden beschrieben. Ein gechirptes Gitter kann durch das Aufbringen eines externen störungserzeugenden Feldes (ein „externer Gradient") nichtgleichmäßig entlang der Länge der Faser, was in nichtgleichmäßigen Änderungen in den Eigenschaften des Fasergitters und einem Chirp resultiert, erhalten werden. Die Verwendung eines Temperaturgradienten als einen externen Gradienten zum Aufbringen eines Chirps auf ein Fasergitter ist zum Beispiel in US-Patentschrift Nr. 5,671,307 von Lauzon, erteilt am 23. September 1997, beschrieben. Ähnlich wurde in P. C. Hill & B. J. Eggleton, ELECT. LETT. Vol. 30, 1172–74 (1994) vorgeschlagen, dass ein Chirp in einem Gitter mit Hilfe eines Beanspruchungsgradienten erzeugt werden könnte. Eine Vorrichtung, welche die Ätzung der äußeren Fläche der Faser beinhaltet, um einen Konus für die Bereitstellung eines Chirps in der Fasergitterregion zu erzeugen, ist in M. A. Putnam et al., „Fabrication of Tapered, Strain-Gradient Chirped Fiber Bragg Gratings", ELECT. LETT. Vol. 31 (1995), auf S. 309 beschrieben. Diese geätzten Vorrichtungen weisen Nachteile dahingehend auf, dass während der Herstellung Flusssäure zum Ätzen der Faseroberfläche verwendet wird, und die daraus resultierende Faser brüchig ist, weil wesentliche Teile ihres Mantels weggeätzt wurden.
  • Es versteht sich, dass die an der Entwicklung von Technologien für optische Kommunikationssysteme Beteiligten weiter nach neuen Designs suchen, die flexiblere Verfahren zur Bereitstellung gechirpter Gitter und die Kompensation chromatischer Dispersion ermöglichen. Eine optische Gittervorrichtung ist wünschenswert, die als ein einstellbarer Dispersionskompensator verwendet werden kann, dessen Eigenschaften und Leistung selektiv veränderbar sind, der keinen kontinuierlichen Leistungsverbrauch erfordert und der keine Verarbeitungsverfahren erfordert, welche die Stabilität der Faser schwächen.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Zusammenfassend beschrieben, umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, welche eine Wellenleiterlänge mit einer Gitterregion und einer Beschichtung, die proximal zur Gitterregion auf der Faser aufgetragen ist, aufweist. Die Beschichtung weist eine variable äußere Geometrie, einen Konus, auf, um eine Wellenleiterlänge mit einem variablen äußeren Durchmesser zu definieren, so dass, wenn eine axiale Beanspruchung auf die Wellenleiterlänge aufgebracht wird, nichtgleichmäßige Änderungen in den Eigenschaften des Gitters erzeugt werden. Die variable Beschichtung weist vorteilhafterweise einen Modul auf, der ähnlich dem oder höher als der des Wellenleiters ist, so dass, wenn die Beanspruchung auf die Wellenleiterlänge aufgebracht wird, die Variation in den Eigenschaften des Gitters durch die Geometrie der Beschichtung bestimmt werden kann. Es werden viele Ausführungsformen und Anwendungen in Betracht gezogen, einschließlich Dispersionskompensatormodule, Verstärker und WDM-Systeme.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Vorteile, das Wesen und weitere Merkmale der Erfindung werden bei Betrachtung der in den beigefügten Zeichnungen beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen vollständiger verständlich werden, wobei in den Zeichnungen:
  • 1A eine Faser veranschaulicht, welche eine Beschichtung mit einem linearen Konus aufweist, welcher einer axialen Kraft ausgesetzt wird;
  • 1B die Finite-Element-Modellierung und analytische Näherungsberechnungen der axialen Beanspruchung entlang der Faser von 1A reflektiert, wobei die Faser einen Durchmesser von 120 μm und eine Beschichtung mit einer Dicke zwischen 30 μm und 5 μm aufweist;
  • 1C eine Faser veranschaulicht, welche eine variable Beschichtung zusammen mit einer Vorrichtung zum Aufbringen einer magnetisch-erzeugten Beanspruchung in der Faser aufweist;
  • 2A–2C optisch gemessene Dicken für drei Proben von Lichtwellenleitern reflektieren, wobei durch Elektroplattierung konische Silberschichten auf die Fasern aufgebracht wurden;
  • 3A Reflexionskraftspektren für ein Gitter, welches mit einer konischen Schicht beschichtet wurde, die ein Dickenprofil wie in 2C gezeigt aufweist, zeigt, und 3B die Verschiebung der mittleren Position der Reflexionsspitze abhängig von ihrer Breitenänderung zeigt;
  • 4 Gruppenverzögerungen, die über die Reflexions spitze hinweg mit unterschiedlichen Kräften aufgebracht auf ein Gitter gemessen wurden, welches mit einer konischen Schicht beschichtet ist, die ein Dickenprofil wie in 2C gezeigt aufweist, zeigt;
  • 5 Experimentdaten für die Übertragung abhängig von der Wellenlänge für ein nicht gechirptes Gitter, welches mit einer variablen Beschichtung in ein gechirptes Gitter verändert wurde, darstellt;
  • 6A–6E Diagramme sind, welche Arten von Dispersionseinstellung veranschaulichen, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden können;
  • 7 schematisch eine Dispersionskompensatoranordnung für ein n-Kanal WDM-Kommunikationssystem veranschaulicht; und
  • 8–11 schematisch optische Kommunikationssysteme, welche die erfindungsgemäße Gittervorrichtung aufweisen, veranschaulichen.
  • Es versteht sich, dass diese Zeichnungen dem Zweck der Veranschaulichung der Konzepte der Erfindung dienen und nicht einschränkender Natur sind, und außer den Diagrammen nicht maßstabsgerecht sind.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die Anmelder haben herausgefunden, dass eine variable Beschichtung, welche eine konische Beanspruchungsentlastungsbeschichtung aufweist, auf eine Gittervorrichtung (wie ein Bragg-Gitter oder ein langperiodisches Gitter) aufgetragen werden kann, um einen einstellbaren Chirp zu erreichen. Wenn Kraft auf die Enden der Faser, welche die Beschichtung aufweist, aufgebracht wird, wird eine axiale Beanspruchung erzeugt, welche entlang des Gitters in einer Art und Weise variiert, die durch die mechanischen Eigenschaften und das Dickenprofil der Beschichtung bestimmt werden kann. Die Beanspruchung erzeugt einen Chirp in dem Gitter, welcher Verlängerungs- und elasto-optischen Auswirkungen zugeschrieben werden kann. Der erzeugte Chirp kann von der Geometrie der Beschichtung abhängen, z. B. kann eine linear konische Beschichtung einen linearen Chirp erzeugen. Die Chirping-Rate kann durch Änderungen in der aufgebrachten Kraft variiert werden. Die auf die Enden der beschichteten Faser aufgebrachte Kraft erzeugt eine axiale Beanspruchung, welche entlang der Länge der beschichteten Faser in einer Art und Weise variiert, die durch das Dickenprofil und den Modul der Schicht bestimmt wird: wenn sich die Dicke oder der Modul der Beschichtung erhöht, verringert sich die Beanspruchung. Die verteilte Beanspruchung verändert die optischen Eigenschaften des Gitters und ergibt gesteuerte, einstellbare Chirps.
  • Insbesondere Bezug nehmend auf die Figuren, zeigt 1A eine Faser 11, welche eine Gitterregion 12 und eine konische Beschichtung 14, die in der Gitterregion auf der äußeren Fläche der Faser 11 aufgetragen ist, aufweist. Die Faser wird einer axialen Kraft ausgesetzt, die allgemein durch die Pfeile „f" gekennzeichnet ist. Die Beschichtung kann durch elektrochemisches Abscheiden oder andere Verfahren zum Auftragen von Schichten aufgetragen sein, einschließlich bekannter Verfahren und denjenigen, die in US-Patentschrift Nr. 6,148,127 beschrieben sind. Zu exemplarischen vorteilhaften Materialien für das Auftragen der Beschichtung 14 zählen Glas, Keramik, Metall oder Verbundwerkstoffe.
  • Zum Beispiel wird das Fasergitter selbst normalerweise mit Kieselglas hergestellt, und das gleiche Material kann für die Beschichtung 14 verwendet werden. Alternativ dazu kann, bei Verwendung von Kieselglas, die Beschichtung 14 integral mit dem Lichtwellenleiter gebildet sein, zum Beispiel kann die Faser mit einer solchen Form versehen sein, dass sie einen variablen Durchmesser zum Definieren der Beschichtung aufweist, und die Gitterstruktur kann entweder bevor oder nachdem die beschichtete Faser hergestellt wird in die Faser geschrieben werden. Metalle und Legierungen können auch vorteilhafterweise für die Beschichtung eingesetzt werden, da sie sich leicht in Gradientenstrukturen variabler Breiten oder Dicken herstellen lassen und dann mit Klebstoffen, wie Glasklebstoffen (z. B. niedrigschmelzendes Glas), Epoxid oder durch eine Lötverbindung auf der Faser in der Gitterregion befestigt werden. Ein weiterer vorteilhafter Ansatz zum Bilden der Beschichtung beinhaltet das Aufbringen metallischer oder keramischer Beschichtungen mit einer gewünschten Dicke oder einem gewünschten Eigenschaftsgradienten auf der Oberfläche der Faser in der Gitterregion. Verschiedene physikalische oder chemische Verarbeitungsverfahren, einschließlich Zerstäuben, Verdampfen, chemisches Aufdampfen, elektrochemisches Abscheiden, stromloses Abscheiden und Tauchbeschichten, können angewandt werden, um die Materialien aufzutragen.
  • Die Erfindung beruht auf einer effektiven Variation des Radius durch die Verwendung konischer Beschichtungen, welche Moduli ähnlich der Faser aufweisen. Aufgrund der Änderung des Radius der Faser entlang ihrer Länge, ändert eine auf die Faser aufgebrachte Beanspruchung die Wellenlänge des Gitters. Die axiale Kraft verschiebt die Wellenlänge durch (i) die Änderung der Gitterperiodizität und (ii) die Veränderung (durch die photoelastische Wirkung) des Brechungsindexes. Zum Beispiel sei eine Faser in Betracht gezogen, welche ein Bragg-Gitter und eine Beschichtung aufweist, welche relativ zum Faserdurchmesser dünn ist (z. B. weist die Beschichtung eine Dicke zwischen 3 μm und 30 μm auf, und die Faser weist einen Durchmesser von etwa 120 μm auf), und wobei der Modul der Schicht ähnlich dem Modul der Faser ist. Die Nettobrechungsänderung in der Bragg-Wellenlänge (ΔλB) kann unter Anwendung der folgenden Formel berechnet werden: ΔλB/λB = F(1 – χ)/(Eπr2) ∝ εzz ∝ 1/r2 wobei F die aufgebrachte Kraft ist, χ die photoelastische Konstante ist, E der Young-Modul ist, r der Radius der Faser ist und εzz die axiale Beanspruchung reflektiert. Die axiale Beanspruchung εzz kann unter Anwendung der folgenden Formel berechnet werden: Nzz = /(Eπr2)
  • Diese Gleichungen beschreiben die Beanspruchungsverteilung entfernt von den Rändern der Beschichtung, wenn die Moduli der Faser und der Schicht ähnlich sind (z. B. sind der Young-Modul und das Poisson-Verhältnis der Glasfaser E = 6,2 MPa bzw. v = 0,24, und diese Werte für die Beschichtung, z. B. hergestellt mit Silber, können E = 7,4 MPa bzw. v = 0,38 sein). Die mechanische Reaktion steht in Verbindung mit den Moduli der Schicht und der Faser und der Dicke der Beschichtung: man erhält eine größere Variation in der mechanischen Reaktion der Struktur bei einer Erhöhung entweder der Dicke der Beschichtung oder im Unterschied zwischen den Moduli der Schicht und der Faser. Je größer die Differenz zwischen den Moduli der Beschichtung und der Faser ist, desto größer ist die Variation in der mechanischen Reaktion der Struktur. Mit ähnlichen Moduli erreicht ein linearer Konus in der Dicke eine Beanspruchung, welche etwa linear mit der Position variiert. Außerdem kann durch die Verwendung von Beschichtungen mit hohen Moduli (relativ zu Glas) die Verteilung der Beanspruchung signifikant verändert werden, selbst wenn dünne Beschichtungen (z. B. weniger als 30 μm) auf die Faser aufgetragen sind. Zum Beispiel erzeugt eine linear konische Beschichtung, welche in der Dicke um 30 μm variiert, mit einer Durchschnittsdicke von 15 μm aufgetragen auf einer Faser mit einem Radius von 60 μm eine Beanspruchung, welche etwa linear mit der Position variiert. In diesem Fall ist die Variation der Dicke der Beschichtung geringer als die Hälfte der Summe des Radius der Faser und der durchschnittlichen Beschichtungsdicke.
  • Die Reaktion für Beschichtungen mit zufälligen Moduli und Dickeprofilen kann unter Verwendung der Finite-Element-Analyse mit adaptiver Maschenverfeinerung auf die Bewegungsgleichungen für ein System mit zylindrischer Symmetrie berechnet werden, d. h.:
    Figure 00090001
  • Hier sind Fr und Fz die r- und z-Komponenten von Körperkräften. Die Belastungen Trr, Tθθ, Tzz und Trz sind durch folgende Gleichung gegeben:
    Figure 00090002
    wobei E und v der Young-Modul bzw. das Poisson-Verhältnis sind. Die Beanspruchungen εrr, εθθ, Nzz und εrz stehen in Verbindung mit der radialen (Ur) und axialen Verschiebung (Uz) gemäß der folgenden Gleichungen:
    Figure 00090003
  • Die zz-Komponente der Beanspruchung bestimmt den Chirp, d. h.: ΔλB(z)/λB ∝ εzz(z, r = 0)
  • 1B zeigt die Finite-Element-Modellierung und analytische Näherungsberechnungen der axialen Beanspruchung (εrz(z, r = 0)) entlang der Faser von 1A. Die Berechnungen erfolgten auf der Grundlage der linear konischen Beschichtung, welche eine Dicke im Bereich zwischen 3 und 30 μm auf einer Faser mit einem Durchmesser von 120 μm aufweist. Die Beschichtung weist in diesem Fall den gleichen Young-Modul und das gleiche Poisson-Verhältnis wie die Glasfaser auf (E = 6,2 MPa und v = 0,24). An Stellen, die etwa mehrere Millimeter von den Rändern der Beschichtung entfernt sind, stimmten die FEM und die analytischen Berechnungen überein. Beide zeigen eine leicht nichtlineare Variation der Beanspruchung an. Der untere Rahmen von 1B zeigt FEM-Berechnungen ähnlicher Proben mit Beschichtungen aus Glas und Silber (E = 7,4 MPa, v = 0,38) und veranschaulicht, dass eine Erhöhung im Modul der Beschichtung ihre Fähigkeit verbessert, Beanspruchung zu entlasten.
  • Die Beanspruchung in der Wellenleiterlänge kann magnetisch erzeugt sein, z. B. unter Verwendung einer Vorrichtung wie in 1C veranschaulicht. In 1C ist ein mobiler Magnet 15a direkt an der Faserbeschichtung 14 neben der Gitterregion angebracht, um die Beanspruchung in der Faser zu erzeugen. Ein stationärer Magnet 15b ist an einem ortsfesten Substrat 16 oder einer Führungsschiene an der Bindungsregion 13b angebracht. Die Faser 11 kann an einer separaten Befestigungsstelle auch an der Führungsschiene 16 befestigt sein. Hier erzeugt die Komponente 15a eine Verschiebung in der Wellenlängenverteilung, welche für einige dispersionskompensierenden Anwendungen von Nutzen. sein kann. Ein Magnet 19 mit leitfähiger Verdrahtung ist um die magnetischen Komponenten herum angeordnet, so dass ein magnetisches Feld erzeugt werden kann, wenn ein Strom dorthin hineingeführt wird. Der Magnet kann ein einzel ner Magnet sein oder er kann in zwei oder mehr Segmente aufgeteilt sein, und falls gewünscht, können unabhängige Steuerungen verwendet werden, um die Kontrolle über das erzeugte magnetische Feld zu verbessern. Die in den Magneten erzeugten magnetischen Momente erzeugen eine Anziehungs-(oder Abstoßungs-)Kraft zwischen ihren Gegenpolen, welche eine Zug-(oder Druck-)Beanspruchung in der Beschichtung 14 und dem angebrachten Fasergitter 12 verursachen. Weitere Einzelheiten hinsichtlich Vorrichtungen zum magnetischen Erzeugen einer Beanspruchung, einschließlich Einzelheiten hinsichtlich der Materialien zum Herstellen der magnetischen Komponenten und der Beschichtung, sind in US-Patentschrift Nr. 6,148,127 dargelegt.
  • 2A bis 2C zeigen optisch gemessene Dicken konischer Silberschichten, welche durch Elektroplattierung auf Lichtwellenleitern aufgetragen wurden. Wie aus diesen Ergebnissen ersichtlich ist, können Beschichtungen mit unterschiedlichen Neigungen erzeugt werden. Diese Diagramme reflektieren das übliche Maß an Reproduzierbarkeit beim Erreichen linearer Konusse mit dieser Erfindung.
  • 3A zeigt Reflexionsspektren für eine Bragg-Gittervorrichtung, die mit einer konischen Schicht beschichtet ist, welche das in 2C veranschaulichte Dickenprofil aufweist. In 3A wurden drei Kräfte auf die Enden der Faser aufgebracht und Spektrendaten wurden für jeden Fall aufgezeichnet, wie mit den Spitzen A, B und C veranschaulicht ist. Die Verbreiterung und Verschiebung der Reflexionsspitze (z. B. von Spitze A zu Spitze C), ist konsistent mit einer Beanspruchung, welche entlang der Länge des Gitters variiert. 3B zeigt die Verschiebung der Mitte der Reflexionsspitze abhängig von der Veränderung in der Breite der Reflexionsspitze. Die Linearität der Daten ist konsistent mit einer linearen mechanischen Reaktion und einer linearen Beziehung zwischen dem Chirp und der Beanspru chung. Wenn die Variation der Beanspruchung etwa linear mit der Position entlang des Gitters ist, dann kann die Neigung dieser Kurve (d. h. das Verhältnis der Verschiebung der mittleren Position zur Veränderung der Breite der Reflexionsspitze) wie folgt geschrieben werden:
    Figure 00120001
    wobei z = 0 und z = L das dünne bzw. dicke Ende des Gitters ist. Die gemessene Neigung der in 3B gezeigten Daten ist 1,5 ± 0,1. Dieser Wert stimmt recht gut mit dem durch die Finite-Element-Analyse berechneten, d. h. 1,37, überein. Die leichte Diskrepanz kann durch Differenzen in den Moduli der elektroplattierten Silberschichten und massivem Silber verursacht sein.
  • 4 zeigt Gruppenverzögerungen, die über die Reflexionsspitze hinweg bei unterschiedlichen Kräften für die Faser gemessen wurden, welche eine Beschichtung mit dem in 2C gezeigten Dickenprofil aufweist. Wie ersichtlich ist, sind die Gruppenverzögerungen im Wesentlichen linear. Lineare Gruppenverzögerungen sind konsistent mit der vorgestellten Theorie. Die Dispersion ist in allen Fällen in etwa konstant, und die Variation der Dispersion ist bei der angewandten Kraft linear.
  • Folgendes ist ein Beispiel, welches eine spezifische Ausführungsform darstellt, welche exemplarisch dazu gedacht ist, das Verständnis der Erfindung zu unterstützen und nicht einschränkender Natur sein soll.
  • BEISPIEL 1
  • Ein apodisiertes Faser-Bragg-Gitter (etwa fünf Zentimeter lang mit einer Reflexionsspitze bei etwa 1553 nm) wurde unter Verwendung einer Phasenmasken-Scantechnik in den Kern eines photosensitiven Lichtwellenleiters geschrieben. Die äußere Polymerschicht der Faser wurde von dem Abschnitt der Faser, welcher das Gitter enthält, abgelöst. Das Fasergitter wurde dann auf einem automatisierten Rotationsgestell befestigt und in einen Elektronenstrahlverdampfer gegeben. Titan (~100 Å als Haftbeschleuniger) und Gold (~1500 Å) wurden auf die Faser aufgedampft, während diese rotierte, um eine gleichmäßige Beschichtung aus Metall auf der äußeren Fläche in der freigelegten Region zu bilden. Feine Drähte wurden an den Enden des freigelegten Abschnittes mit Silberepoxid angebracht, um eine elektrische Verbindung für das Auftragen des Silbers bereitzustellen. Die Faser wurde zum Plattieren bei einem konstanten Strom in ein Elektroplattierungsbad gegeben, und während des Plattierens wurde sie mit einem programmierbaren Translationsgestell aus dem Bad gezogen, um eine gesteuerte Variation der Dicke des Silbers zum Bilden eines Gradienten zu erzeugen. Das elektrochemische Abscheiden wurde bei Raumtemperatur auf dem Gittersegment der Faser bei einem konstanten Strom von ~1,5 mA durchgeführt. Die Faser wurde mit einer konstanten Geschwindigkeit von ~12 mm/Min. aus dem Bad gezogen. Bei jeder Probe wurde das Auftragen vier oder fünf Mal wiederholt, um die Dicke des Silbers zu erhöhen. Der Dickengradient in der konischen Metallbeschichtung war entlang der Länge des Gitters linear, wobei die Beschichtungsdicke an einem Ende etwa 5 Mikrometer betrug und am anderen Ende etwa 30 Mikrometer, um eine integral gebildete variable Beschichtung auf der Faser zu definieren.
  • Eine Zugkraft wurde auf die Faser aufgebracht, und die mittlere Wellenlänge des Gitters (ursprünglich etwa 1553,13 nm) wurde um etwa 1 nm und 2 nm verschoben, was in 5 veranschaulicht ist. Bei Betrachtung von 5 ist offensichtlich, dass aufgrund der Gegenwart des Dickengradienten eine Gitter-Chirping-Wirkung erzeugt wurde. Als die Zugbeanspruchung aufgebracht wurde, wurde das Übertragungsspektrum des Faser-Bragg-Gitters wesentlich verbreitert (gechirpt), und das Maß der Verbreiterung erhöhte sich mit erhöhtem Zug.
  • 6A–6E sind Abbildungen der Zeitverzögerungseigenschaft Td (bei welcher es sich um ein Maß der Wellenlängendispersion handelt) abhängig von der Wellenlänge λ für unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gittervorrichtung, unter Verwendung unterschiedlicher Gitterregionen. Diese Abbildungen veranschaulichen verschiedene Fähigkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung hinsichtlich der sich verändernden chromatischen Dispersionseigenschaften. 6A zeigt die Daten, wenn ein nicht gechirptes Gitter verwendet und mittels der variablen Beschichtung beansprucht wird, um ein gechirptes Gitter zu bilden. Die Neigung, Td (Zeitverzögerung)/λ (Wellenlänge), kann durch die Änderung der aufgebrachten Beanspruchung angepasst werden. 6B zeigt die Translationsverschiebung der Td-λ-Kurve, wobei die Beanspruchung in einem gleichmäßig (linear) gechirpten Gitter erzeugt wurde. 6C und 6D veranschaulichen die Auswirkungen einer Ausführungsform, bei der ein linear gechirptes dispersionskompensierendes Gitter verwendet und beansprucht wird, um die Eigenschaften eines nichtlinearen gechirpten Gitters zu zeigen. 6E reflektiert die Verwendung eines nichtlinear gechirpten Gitters, welches nichtlinearer gemacht wurde. Es gibt bestimmte Vorteile in Bezug auf jede dieser Ausführungsformen, abhängig von den Arten der und dem zu kompensierenden Maß an Dispersion, wie dem Fachmann auf dem Gebiet klar sein dürfte.
  • Die konischen Beanspruchungsentlastungsbeschichtungen dieser Erfindung stellen ein geeignetes Mittel bereit, um einstellbare gechirpte Gitter, einschließlich einstellbare gechirpte Bragg- und langperiodische Gitter zu erreichen. Die konischen Beschichtungen stellen anpassbare und steuerbare lineare und nichtlineare Chirps bestimmt durch das Dickenprofil und den Modul der Beschichtung und die aufgebrachte Kraft (oder den aufgebrachten Strom) bereit. Solche beschichteten Fasern stellen Vorteile darin bereit, dass sie einfach sind, kostengünstig herzustellen, kompakt in der Größe sind und ein gesteuertes Dispersionsprofil zulassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit verriegelbaren Stellgliedern (wie magnetischen Systemen, die zum Einstellen von Bragg-Gittern entwickelt wurden, und wie in 1C veranschaulicht) integriert sein, so dass diese Vorrichtungen den zusätzlichen Vorteil bereitstellen, dass ihr Betrieb keine kontinuierliche Leistungszufuhr erfordert.
  • Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass sie verwendet werden kann, um einer Verschiebung in der Mitte der Reflexionsspitze hin zu längeren Wellenlängen, wenn der Chirp erhöht wird, entgegenzuwirken. Die konischen Beschichtungen können zusammen mit thermischen Wirkungen verwendet werden, um der Verschiebung in der Mitte der Reflexionsspitze entgegenzuwirken. Zum Beispiel haben, wie in US-Patentschrift Nr. 6,275,629 die Erfinder Eggleton, Rogers und Strasser hierin, welche dem gegenwärtigen Inhaber übertragen wurde und hierin durch Verweis eingefügt ist, beschrieben, die Anmelder herausgefunden, dass ein wärmeumwandelnder Körper auf der Faser an der Gitterregion angebracht werden kann, um einen Chirp mit einem auf die Faser aufgebrachten Temperaturgradienten zu erzeugen oder zu verändern. Ein verteiltes Dünnschicht-Widerstandsheizelement kann galvanoplastisch auf der Faser hergestellt sein, welche ein Gitter, wie zum Beispiel ein herkömmliches apodisiertes Bragg-Gitter, enthält. Es kann ein Heizelement auf der Faser gebildet sein, welches aus dünnen konischen Metallbeschichtungen besteht, welche auf die äußere Fläche der Faser elektroplattiert wurden, als die Faser mit einer gesteuerten Geschwindigkeit aus einem Plattierungsbad gezogen wurde. Bei diesen Strukturen chirpt ein Temperaturgradient das Gitter mit der Chirping-Rate, welche durch die dünne Schicht und den aufgebrachten Strom definiert ist. Diese thermisch betätigten Gitter können einstellbare lineare und nichtlineare Chirps bereitstellen. Reflexionsmodus-Vorrichtungen, welche zum Beispiel ~6 cm lange Gitter verwenden, können so eingestellt sein, dass sie die Dispersion zwischen 1200 und 300 ps/nm eliminieren.
  • Fasern, welche wärmeumwandelnde Körper aufweisen, können in Verbindung mit konischen Beanspruchungsentlastungsbeschichtungen verwendet werden, so dass entweder die Beanspruchungsentspannungsbeschichtung oder der wärmeumwandelnde Körper einer Verschiebung in der Mitte der Reflexionsspitzen entgegenwirkt. Eine Silberbeschichtung, deren Dicke zum Beispiel zwischen ~500 Å und 0,5 μm variiert, kann dem Gitter einen thermischen Gradienten bereitstellen, ohne eine signifikante mechanische Wirkung beizusteuern. In diesem Fall verursachen die mechanischen Wirkungen der konischen Beschichtung (welche als ein Heizelement dienen) keine unerwünschten Änderungen in dem Chirp bei Anwendung der Kraft. Jedoch wirkt die konische Beschichtung möglicherweise einer Verschiebung in der Mitte der Reflexionsspitze entgegen. Umgekehrt kann mit beanspruchten Vorrichtungen (z. B. wenn die mechanischen Wirkungen den Chirp verändern) eine gleichmäßige Erwärmung aufgebracht werden, um Verschiebungen in Zusammenhang mit der Anwendung von Kraft entgegenzuwirken. Eine solche gleichmäßige Erwärmung kann auch durch die Auftragung einer gleichmäßigen Widerstandsschicht auf eine Faser erreicht werden, welche eine nichtleitende Beanspruchungsentspannungsbeschichtung aufweist. Alternativ dazu kann eine dünne Isolierschicht, die auf einer konischen Metallbeschichtung gebildet ist, als eine Grundlage für das Auftragen eines gleichmäßigen Widerstandsheizelementes dienen.
  • Es werden viele Ausführungsformen und Anwendungen in Betracht gezogen, einschließlich Dispersionskompensatormodule, Verstärker und WDM-Systeme. In 7 ist ein Beispiel eines Wellenlängen-Multiplex-(WDM)Kommunikationssystems schematisch veranschaulicht, welches einen Sender 70, einen verbesserten N-Kanal-Multiplexer/Demultiplexer 71 und einen Empfänger 72, alle verbunden durch die Leitungsfaser 11, aufweist. Die Eingabe zu der Faser 11 von der Quelle 70 besteht aus optischen Signalen mit mehreren Wellenlängen λ1 bis λn, Der verbesserte Multiplexer 71 weist mindestens einen Zirkulator 73 und eine Reihe unabhängig einstellbarer dispersionskompensierender Fasergitter (10a, 10b, 10c, 10d, 10e) auf, von denen jedes nicht gechirpt, linear gechirpt oder nichtlinear gechirpt sein kann. Da der erfindungsgemäße Dispersionskompensator in der Lage ist, eine breite Bandbreite aufzuweisen, kann jeder Dispersionskompensator einige bis mehrere Kanäle kompensieren, und die Gesamtanzahl der im System verwendeten einstellbaren Dispersionskompensatoren kann im Vergleich zu bisherigen Systemen wesentlich verringert werden.
  • 8–11 veranschaulichen schematisch optische Kommunikationssysteme, welche erfindungsgemäße einstellbare dispersionskompensierende Vorrichtungen aufweisen. In 8 weist ein dispersionskompensierendes Modul (DCM) in dem durch das Kästchen gekennzeichneten Bereich 80 einen optischen Zirkulator und eine Gesamtanzahl von „n" unabhängig einstellbaren dispersionskompensierenden Gittern 10n auf. Die Reihenfolge, in welcher die Gitter in dem Modul platziert sein können, ist abhängig von der chromatischen Dispersion, welche sich in dem System angesammelt hat, bevor das DCM erreicht wird. Wenn zum Beispiel die angesammelte Dispersion (AD) für den Kanal 1 bei λ1 höher ist als die von Kanal n bei λn (ADλ1 > ADλn), dann sind die Gitter in der gezeigten Reihenfolge angeordnet, d. h. das erste kompensierende Gitter des DCM ist bei λ1 und das letzte ist bei λn. Wenn die angesammelte Dispersion für den Kanal 1 bei λ1 geringer ist als die von Kanal n bei λn (ADλ1 < ADλn), dann sind die Gitter in umgekehrter Reihenfolge angeordnet als die gezeigte, d. h. das erste kompensierende Gitter des DCM ist bei λn und das letzte ist bei λ1 . Dieses DCM kann einen Teil eines dichten WDM-Systems (DWDM) aufweisen, welches ferner einen Mehrfachwellenlängensender 70, eine Lichtwellenleiterlänge 11 und einen Mehrfachwellenlängenempfänger 72 aufweist.
  • Alternativ zu der Ausführungsform von 8 kann das DCM ein einzelnes einstellbares dispersionskompensierendes gechirptes Fasergitter, wie zuvor beschrieben, anstelle der Anzahl von „n" unabhängig einstellbaren dispersionskompensierenden Gittern 10n aufweisen. In diesem Fall ist die Richtung der gechirpten Gitter abhängig von der angesammelten chromatischen Dispersion, d. h. wenn am Kanal 1 ADλ1 > ADλn vorliegt, dann ist das gechirpte Fasergitter so angeordnet, dass am Eingangspunkt das Gitter bei λ1 ist, wenn jedoch am Kanal 1 ADλ1 < ADλn vorliegt, dann ist das gechirpte Fasergitter so angeordnet, dass am Eingangspunkt das Gitter bei λn ist.
  • 9 veranschaulicht schematisch ein System, bei dem ein DCM 82 einen optischen Zirkulator 73, eine dispersionskompensierende Faserlänge (DCF) 85 und ein einzelnes einstellbares dispersionskompensierendes gechirptes Fasergitter 10g aufweist. Alternativ zu der einzelnen gechirpten Gittervorrichtung 10g können mehrere oder eine Anzahl n unabhängig einstellbarer dispersionskompensierender Gitter verwendet werden (z. B. können die n Gitter 10n von 8 das einzelne gechirpte Gitter 10g von 9 ersetzen). In diesem Fall erfolgt der Großteil der chromatischen Dispersionskompensation durch die DCF 85. Die übrige chromatische Dispersion in jedem Kanal aufgrund eines Dispersionsgefälleunterschiedes zwischen dem idealen Kompensator und der DCF wird mittels des kompensierenden gechirpten Gitters 10g (oder die n unabhängig einstellbaren dispersionskompensierenden Gitter 10n) kompensiert. Die gleichen. Prinzi pien wie oben unter Bezugnahme auf 8 hinsichtlich der Richtung des gechirpten Dispersionsgitters 10g oder der Reihenfolge der n Gitter 10n beschrieben, gelten auch hinsichtlich der Ausführungsform von 9. Auch wie in 8, kann dieses DCM 82 einen Teil eines DWDM aufweisen, welches ferner einen Mehrfachwellenlängensender 70, eine Lichtwellenleiterlänge 11 und einen Mehrfachwellenlängenempfänger 72 aufweist.
  • 10 zeigt schematisch einen Verstärker 95 mit einem dispersionskompensierenden Modul. Der Verstärker weist einen Eingabeisolator 90, eine erste seltenerddotierte Faserlänge 11a, eine erste Pumpe 91 zum optischen Pumpen der ersten Faserlänge 11a, eine zweite seltenerddotierte Faserlänge 11b, eine zweite Pumpe 91b zum optischen Pumpen der zweiten Faserlänge 11b, einen Ausgabeisolator 92, einen Zirkulator 73 und die Anzahl von „n" unabhängig einstellbaren dispersionskompensierenden Gittern 10n auf. Der optische Verstärker bietet den Vorteil, dass er nicht nur die chromatische Dispersion kompensiert, sondern er verstärkt auch die Signale zum Ausgleichen von Verlusten, die durch den einstellbaren Kompensator eingetragen wurden. Optional kann eine dispersionskompensierende Faser 85 in dieser Verstärkeranordnung verwendet werden, ähnlich 8. 10 veranschaulicht schematisch ein DWDM, welches einen Mehrfachwellenlängensender 70, eine optische Faserlänge 11, einen Verstärker 95, welcher den Verstärker von 9 aufweisen kann, der das DCM enthält, ein DCM und einen Mehrfachwellenlängenempfänger 72 aufweist, wobei das DCM einen optischen Zirkulator 73, eine optionale dispersionskompensierende Faserlänge (DCF) 85 und eine Reihe einstellbarer dispersionskompensierender Fasergitter 10n aufweist.
  • Es versteht sich, dass die oben genannten Ausführungsformen veranschaulichend für nur einige von vielen Ausführungsformen sind, welche Anwendungen der Erfindung darstellen können. Zahlreiche und verschiedene weitere Anordnungen können durch den Fachmann auf dem Gebiet hergestellt werden, ohne sich vom Umfang der Erfindung zu entfernen.

Claims (20)

  1. Gittervorrichtung, welche eine Faserlänge (20) mit einer Gitterregion (12) aufweist, welche mehrere voneinander entfernte Gitterelemente aufweist, und eine Beschichtung (14) aufgetragen auf der äußeren Fläche der Faser auf der Gitterregion, dadurch gekennzeichnet dass: die Beschichtung konisch ist, um eine variable äußere Geometrie aufzuweisen, so dass, wenn eine axiale Beanspruchung auf die Faser aufgebracht wird, die konische Beschichtung die Abstände zwischen den Gitterelementen veranlasst, sich in einem variablen Maß zu verändern.
  2. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gitterregion vor dem Aufbringen der axialen Beanspruchung ein nicht gechirptes Gitter definiert, wodurch, wenn die axiale Beanspruchung auf den Wellenleiter aufgebracht wird, die variable Beschichtung veranlasst, dass sich die Abstände zwischen den Gitterelementen verändern, um einen Chirp in der Gitterregion zu definieren.
  3. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gitterregion vor dem Aufbringen der axialen Beanspruchung ein gechirptes Gitter definiert, wodurch, wenn die axiale Beanspruchung auf den Wellenleiter aufgebracht wird, die variable Beschichtung veranlasst, dass die Abstände zwischen den Gitterelementen den Chirp in der Gitterregion verändern.
  4. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung integral auf der Faser gebildet ist.
  5. Gittervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Beschichtung durch physikalische oder chemische Verarbeitungsverfahren, einschließlich Zerstäuben, Verdampfen, chemisches Aufdampfen, elektrochemisches Abscheiden, stromloses Abscheiden und Tauchbeschichten, integral gebildet ist.
  6. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gitter ein optisches Bragg-Gitter ist.
  7. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gitter ein langperiodisches Gitter ist.
  8. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung ein magnetisches Material aufweist und die axiale Beanspruchung in der Faser mit einer oder mehreren magnetischen Komponenten angeordnet entlang der Faser erzeugt wird.
  9. Gittervorrichtung nach Anspruch 8, ferner aufweisend eine Quelle zum Erzeugen eines magnetischen Feldes, ein ortsfestes Substrat (16) und zwei magnetische Komponenten (15a, 15b), wobei eine magnetische Komponente (15a) an der Faser befestigt ist und die andere magnetische Komponente (15b) an dem ortsfesten Substrat befestigt ist, wobei die Gegenpole der magnetischen Komponenten derart ausgerichtet sind, dass, wenn die Quelle ein magnetisches Feld erzeugt, die magnetischen Komponenten einander anziehen oder abstoßen, um die Beanspruchung in der Faser zu erzeugen.
  10. Gittervorrichtung nach Anspruch 9, wobei mindestens eine magnetische Komponente aus einem Material besteht, dessen magnetische Eigenschaften durch ein Impulsmagnetfeld modifizierbar sind.
  11. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beanspruchung derart verriegelbar ist, dass die dispersionskompensierenden Eigenschaften des Wellenleiters ohne eine kontinuierliche Leistungs zufuhr steuerbar verändert werden können.
  12. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die äußere Geometrie der variablen Beschichtung einen linearen Konus aufweist.
  13. Gittervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Beschichtung in der Dicke von einer ersten Dicke zu einer zweiten Dicke variiert, die Faser einen bestimmten Durchmesser aufweist und die Variation in der Dicke der Beschichtung von der ersten Dicke zu der zweiten Dicke geringer ist als eine Hälfte der Summe des Radius der Faser und der durchschnittlichen Beschichtungsdicke.
  14. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung Glas integral gebildet auf der Faser aufweist.
  15. Gittervorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen wärmeumwandelnden Körper angeordnet an der äußeren Fläche der Faser proximal zur Gitterregion.
  16. Dispersionskompensierendes Modul, aufweisend einen optischen Zirkulator und mindestens eine Gittervorrichtung zum Kompensieren für Dispersion gekennzeichnet durch die Gittervorrichtung nach Anspruch 1.
  17. Optisches Wellenlängen-Multiplex-Kommunikationssystem, aufweisend eine Quelle mehrerer optischer Wellenlängensignalkanäle, eine optische Faserleitung (11), einen Empfänger (72) zum Empfangen mehrerer optischer Signalkanäle, einen Multiplexer/Demultiplexer (71) und eine oder mehrere Gittervorrichtungen (10a–10e) zum Kompensieren für Dispersion gekennzeichnet durch mindestens eine der Gittervorrichtungen nach Anspruch 1.
  18. System nach Anspruch 17, ferner aufweisend eine dispersionskompensierende Faserlänge (85).
  19. Optischer Verstärker (95), aufweisend einen Eingabeisolator (90), eine erste seltenerddotierte Faserlänge (11a), eine erste Pumpe (91) zum optischen Pumpen der ersten Faserlänge, eine zweite seltenerddotierte Faserlänge (11b), eine zweite Pumpe (91b) zum optischen Pumpen der zweiten Faserlänge, einen Ausgabeisolator (92), einen Zirkulator (73) und mehrere unabhängig einstellbare dispersionskompensierende Gitter (10n) gekennzeichnet durch mindestens eines der Gitter nach Anspruch 1.
  20. Dispersionskompensierendes Modul, gekennzeichnet durch mindestens ein einstellbares dispersionskompensierendes Gitter nach Anspruch 1, welches im Übertragungsmodus arbeitet.
DE60037052T 1999-01-26 2000-01-19 Optische Gittervorrichtung mit variabler Beschichtung Expired - Lifetime DE60037052T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US237124 1999-01-26
US09/237,124 US6181852B1 (en) 1998-09-23 1999-01-26 Optical grating device with variable coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60037052D1 DE60037052D1 (de) 2007-12-27
DE60037052T2 true DE60037052T2 (de) 2008-08-28

Family

ID=22892432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60037052T Expired - Lifetime DE60037052T2 (de) 1999-01-26 2000-01-19 Optische Gittervorrichtung mit variabler Beschichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6181852B1 (de)
EP (1) EP1024376B1 (de)
JP (1) JP3902372B2 (de)
CA (1) CA2291556C (de)
DE (1) DE60037052T2 (de)

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002507760A (ja) * 1998-03-17 2002-03-12 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー 受動補償光ファイバ
US6792009B2 (en) 1998-12-04 2004-09-14 Cidra Corporation Tunable grating-based channel filter parking device
US6763043B2 (en) 1998-12-04 2004-07-13 Cidra Corporation Tunable grating-based dispersion compensator
US6658215B1 (en) * 1999-09-24 2003-12-02 Fitel Usa Corp. Arrangement for mitigating first order and second-order polarization mode dispersion in optical fiber communication systems
WO2002027364A2 (en) * 2000-09-28 2002-04-04 Cidra Corporation Tunable grating-based dispersion compensator
WO2002027744A2 (en) * 2000-09-28 2002-04-04 Cidra Corporation Tunable grating-based channel filter parking device
US6807338B2 (en) * 2001-03-12 2004-10-19 Fitel Usa Corp. Multiwavelength cascaded raman resonator
EP1271199A1 (de) * 2001-06-28 2003-01-02 Corning O.T.I. S.p.A. Optische Einrichtung zur Kompensation der chromatischen Dispersion
WO2003007038A1 (en) * 2001-07-03 2003-01-23 Brown University Research Foundation Method and apparatus for processing optical signals with supergratings
US7356224B2 (en) * 2001-07-03 2008-04-08 Brown University Research Foundation Method and apparatus for detecting multiple optical wave lengths
US7496257B2 (en) 2001-07-03 2009-02-24 Brown University Research Foundation Method and apparatus for detecting multiple optical wavelengths
FR2828289B1 (fr) * 2001-08-06 2004-01-30 Cit Alcatel Compensateur de dispersion large bande accordable
GB2381083A (en) * 2001-10-18 2003-04-23 Fujitsu Network Communications Optical distributed chirped grating with reflection symmetry
US7577366B2 (en) * 2002-01-07 2009-08-18 Fujitsu Limited Selectable dispersion enhancement
US20030161601A1 (en) * 2002-02-28 2003-08-28 Ouyang Mike X. Thin film coating process and thin film coated optical components
GB0205993D0 (en) * 2002-03-14 2002-04-24 Southampton Photonics Ltd Dispersion compensator based on 3rd order dispersion unchirped fbgs
FR2838834A1 (fr) * 2002-04-17 2003-10-24 Highwave Optical Tech Procede de realisation d'un filtre optique accordable, filtre obtenu et son utilisation
EP1499915A2 (de) * 2002-04-29 2005-01-26 E.I. Du Pont De Nemours And Company Durch effektiven brechungsindex periodenmoduliertes bragggitter
EP1546779A4 (de) * 2002-06-27 2009-09-02 Univ Brown Res Found Verfahren und vorrichtung zum erkennen mehrerer optischer wellenlängen
US6856731B2 (en) * 2003-04-10 2005-02-15 Lucent Technologies Inc. Heat tunable optical devices with linearity compensation
US7006731B2 (en) * 2003-07-01 2006-02-28 3M Innovative Properties Company Apparatus and method for adjusting the spectral response of an optical waveguide grating
US6788851B1 (en) 2003-07-01 2004-09-07 3M Innovative Properties Company Apparatus and method for adjusting the spectral response of an optical waveguide grating
US6990274B2 (en) * 2003-07-01 2006-01-24 3M Innovative Properties Company Apparatus and method for adjusting the spectral response of an optical waveguide grating
US7580639B2 (en) * 2003-12-29 2009-08-25 Verizon Business Global Llc Characterization and control of optical dispersion compensating element
CN100447600C (zh) * 2006-12-30 2008-12-31 北京交通大学 利用高双折射均匀光纤光栅补偿偏振模色散的方法和结构
US9075566B2 (en) 2012-03-02 2015-07-07 Microsoft Technoogy Licensing, LLC Flexible hinge spine
US9134807B2 (en) 2012-03-02 2015-09-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Pressure sensitive key normalization
US20130300590A1 (en) 2012-05-14 2013-11-14 Paul Henry Dietz Audio Feedback
US10989879B2 (en) * 2014-06-03 2021-04-27 Nikon Metrology Nv Thermally compensated fiber interferometer assembly
US10324733B2 (en) 2014-07-30 2019-06-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Shutdown notifications
US9304235B2 (en) * 2014-07-30 2016-04-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Microfabrication
US10254942B2 (en) 2014-07-31 2019-04-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Adaptive sizing and positioning of application windows
US9787576B2 (en) 2014-07-31 2017-10-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Propagating routing awareness for autonomous networks
US10678412B2 (en) 2014-07-31 2020-06-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Dynamic joint dividers for application windows
US10592080B2 (en) 2014-07-31 2020-03-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Assisted presentation of application windows
US10018844B2 (en) 2015-02-09 2018-07-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Wearable image display system
US9423360B1 (en) 2015-02-09 2016-08-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical components
US9827209B2 (en) 2015-02-09 2017-11-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US9513480B2 (en) 2015-02-09 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide
US9429692B1 (en) 2015-02-09 2016-08-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical components
US11086216B2 (en) 2015-02-09 2021-08-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Generating electronic components
US9535253B2 (en) 2015-02-09 2017-01-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US10317677B2 (en) 2015-02-09 2019-06-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US9372347B1 (en) 2015-02-09 2016-06-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
RU2664787C2 (ru) * 2015-08-11 2018-08-22 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" Перестраиваемое волоконно-оптическое фокусирующее устройство
CN110823120B (zh) * 2019-12-13 2020-08-14 大连理工大学 表贴式光纤光栅应变传感器测量误差的补偿方法
US11464451B1 (en) 2020-03-11 2022-10-11 Huxley Medical, Inc. Patch for improved biometric data capture and related processes
US11660005B1 (en) 2021-06-04 2023-05-30 Huxley Medical, Inc. Processing and analyzing biometric data

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5007705A (en) * 1989-12-26 1991-04-16 United Technologies Corporation Variable optical fiber Bragg filter arrangement
US5394488A (en) 1993-11-30 1995-02-28 United Technologies Corporation Optical fiber grating based sensor
US5925163A (en) 1993-12-27 1999-07-20 Corning, Inc. Method of making an optical fiber with an axially decreasing group velocity dispersion
GR1002392B (el) 1995-07-14 1996-07-05 Αγγειοχειρουργικο μηχανημα και αγγειακο μοσχευμα και αγγειακος δακτυλιος, για συνδεση αγγειου-αγγειακου μοσχευματος με συνδετηρες αρσενικου-θηλυκου.
JPH10206753A (ja) * 1997-01-28 1998-08-07 Nec Corp 波長可変光デバイス
US5781677A (en) 1997-01-29 1998-07-14 Lucent Technologies Inc. Magnetically tunable optical fiber gratings
US5812711A (en) * 1997-01-29 1998-09-22 Lucent Technologies Inc. Magnetostrictively tunable optical fiber gratings
US5987200A (en) * 1997-10-27 1999-11-16 Lucent Technologies Inc. Device for tuning wavelength response of an optical fiber grating
US5999671A (en) * 1997-10-27 1999-12-07 Lucent Technologies Inc. Tunable long-period optical grating device and optical systems employing same
US5982963A (en) * 1997-12-15 1999-11-09 University Of Southern California Tunable nonlinearly chirped grating
US5999546A (en) * 1998-09-22 1999-12-07 Lucent Technologies Inc. Magnetically tunable laser with wavelength latchability and optical communication system comprising such laser
US6108470A (en) * 1998-10-26 2000-08-22 Lucent Technologies Inc. Article comprising temperature-compensated tunable grating and systems using such device

Also Published As

Publication number Publication date
EP1024376A1 (de) 2000-08-02
CA2291556A1 (en) 2000-07-26
JP2000221342A (ja) 2000-08-11
EP1024376B1 (de) 2007-11-14
JP3902372B2 (ja) 2007-04-04
DE60037052D1 (de) 2007-12-27
US6181852B1 (en) 2001-01-30
CA2291556C (en) 2002-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60037052T2 (de) Optische Gittervorrichtung mit variabler Beschichtung
DE60114731T2 (de) Glasfaser-Gitter mit aufgerauhtem Mantel und Verfahren zur Reduktion der Mantelmode-Verluste für kurze Wellenlängen
DE60133603T2 (de) Planares Wellenleiterbauelement mit flachem Durchlassbereich und steilen Flanken
US6148127A (en) Tunable dispersion compensator and optical system comprising same
DE3524527A1 (de) Optisches verzoegerungsglied, insbesondere optischer entzerrer
US6169831B1 (en) Method of making optical chirped grating with an intrinsically chirped grating and external gradient
DE69937182T2 (de) Mit seltenen Erden dotierte temperaturkompensierte Wellenleiterverstärker
DE60032288T2 (de) Optisches Wellenlängenmultiplex-Kommunikationssystem mit abstimmbaren mehrkanaligen dispersionsunterdrückenden Filtern
DE60024934T2 (de) Optischer Filter
DE69938444T2 (de) Konische faseroptische Gitterbauelemente mit veränderlichen Brechungsindexummantelungen zum Modifizieren von Wellenleitereigenschaften der Fundamentalmode
DE69909697T2 (de) Abstimmbares optisches Fasergitter mit verteilter Rückkopplung
DE60019658T2 (de) Optische Vielfachwellenlängen-Multiplex-Vorrichtung, Vielfachwellenlängen-Lichtquelle mit einer solchen Vorrichtung und optischer Verstärker
EP0740173A2 (de) Schaltungsanordnung zur Dispersionskompensation in optischen Übertragungssystemen mittels eines optischen Filters
DE69830643T2 (de) Optische RF Signalverarbeitung
DE60034636T2 (de) Optische Faser zur Kompensation der chromatischen Dispersion einer optischen Faser mit positiver chromatischer Dispersion
DE60202433T2 (de) Thermisch einstellbare optische Faservorrichtungen mit mikrokapillaren Heizelementen
EP1161699A1 (de) Faser-transmissionsbauelement zur erzeugung chromatischer dispersion
EP0589902B1 (de) Integriert optische schaltung
Kwon et al. Group-delay-tailored chirped fiber Bragg gratings using a tapered elastic plate
EP1166474B1 (de) Verfahren zur dispersionskompensation gemeinsam übertragener optischer signale mit unterschiedlichen wellenlängen mittels photonischer kristalle
DE4433738B4 (de) Doppelbrechungsarmer planarer optischer Wellenleiter und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10102460B4 (de) Anordnungen und Verfahren zur kanalabhängigen Abschwächung der Pegel einer Mehrzahl optischer Datenkanäle
DE602004012692T2 (de) Kompensationsmodul für chromatische Dispersion
DE60118092T2 (de) Vorrichtung zur einstellbaren Kompensation der chromatischen Dispersion
DE10337994B4 (de) Faseroptische Filtereinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8381 Inventor (new situation)

Inventor name: ADAMS, LAURA ELLEN, BASKING RIDGE, N.J., US

Inventor name: EGGLETON, BENJAMIN JOHN, SUMMIT, UNION, N.J., US

Inventor name: ESPINDOLA, ROLANDO PATRICIO, CHATHAM, N.J., US

Inventor name: JIN, SUNGHO, MILLINGTON, N.J., US

Inventor name: MAVOORI, HAREESH, BERKELEY HEIGHTS, N.J., US

Inventor name: ROGERS, JOHN A., NEW PROVIDENCE, N.J., US

Inventor name: STRASSER, THOMAS ANDREW, WARREN, N.J., US

8364 No opposition during term of opposition