JP2015210315A - Manufacturing method of grating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、書込み材にグレーティングを書込む方法に関するものである。 The present invention relates to a method for writing a grating on a writing material.
感光性材料（例えばＧｅＯ２やＢ２Ｏ３）が添加された石英ガラスからなるコアまたはクラッドを有する光ファイバ等の光導波路に対して、コアの軸方向に空間的に強度変調された紫外光を照射することで、その紫外光の強度分布に応じた屈折率分布をコアの軸方向に有するグレーティングを製造することができる。このようなグレーティングは、例えばエルビウム（Ｅｒ）がコアに添加された増幅用光ファイバを備えるＥｒ添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ: Erbium-Doped Fiber Amplifier）の利得を等化する利得等化器として用いられ得る。 Ultraviolet light whose intensity is spatially modulated in the axial direction of the core with respect to an optical waveguide such as an optical fiber having a core or a clad made of quartz glass to which a photosensitive material (for example, GeO 2 or B 2 O 3 ) is added. , It is possible to manufacture a grating having a refractive index distribution in the axial direction of the core according to the intensity distribution of the ultraviolet light. Such a grating is used, for example, as a gain equalizer that equalizes the gain of an Er-doped fiber amplifier (EDFA) having an amplification optical fiber in which erbium (Er) is added to the core. obtain.
グレーティング製造技術については特許文献１，２に記載されている。紫外光としては、アルゴンイオンレーザ光の２倍波（２４４ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（２４８ｎｍ）、ＹＡＧレーザ光の４倍波（２６５ｎｍ）、銅蒸気レーザ光の２倍波（２５５ｎｍ）などが用いられる。 The grating manufacturing technique is described in Patent Documents 1 and 2. As the ultraviolet light, a second harmonic wave (244 nm) of argon ion laser light, a KrF excimer laser light (248 nm), a fourth harmonic wave of YAG laser light (265 nm), a second harmonic wave of copper vapor laser light (255 nm), or the like is used. It is done.
コアの軸方向に空間的に強度変調された紫外光を光導波路に照射する方法としては、チャープ型グレーティング位相マスクを用いて発生させた±１次回折光を互いに干渉させる位相マスク法、レーザ光で直接に露光する方法、および、レーザ光を２分岐した後に２つの分岐光を互いに干渉させる２光束干渉露光法がある。これらのうちでも位相マスク法は、他の方法と比べると、グレーティングを再現性よく且つ容易に製造することができる。 As a method of irradiating an optical waveguide with ultraviolet light whose intensity is spatially modulated in the axial direction of the core, a phase mask method in which ± first-order diffracted lights generated using a chirped grating phase mask interfere with each other, or laser light is used. There are a direct exposure method and a two-beam interference exposure method in which the two split lights interfere with each other after the laser light is split into two. Among these, the phase mask method can easily produce a grating with good reproducibility as compared with other methods.
従来のグレーティング製造方法により製造されたグレーティングは、リップル幅が大きい透過特性を有する。リップルとは、波長に対する形成ロスに重畳している脈動の成分を指す。リップル幅とは、波長０.２ｎｍ毎に波長±０.６ｎｍの範囲で移動平均をとることにより平滑化処理をした後、波長±２ｎｍの範囲での脈動成分の最大値と最小値との差を指す。 A grating manufactured by a conventional grating manufacturing method has transmission characteristics with a large ripple width. Ripple refers to a pulsating component superimposed on the formation loss with respect to wavelength. The ripple width is the difference between the maximum and minimum values of the pulsating component in the wavelength range of ± 2 nm after smoothing by taking a moving average in the range of wavelength ± 0.6 nm for each wavelength of 0.2 nm. Point to.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、グレーティングの透過特性におけるリップル幅を小さくすることができるグレーティング製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a grating manufacturing method capable of reducing the ripple width in the transmission characteristics of the grating.
グレーティング製造方法は、書込み材にグレーティングを書込む方法であって、シリンドリカルレンズの後焦点位置よりシリンドリカルレンズ側に書込み材が存在するようにシリンドリカルレンズおよび書込み材を配置するとともに、シリンドリカルレンズと書込み材との間に位相マスクを配置して、レーザ光源から出力されたレーザ光を、シリンドリカルレンズおよび位相マスクを経て書込み材に照射して、書込み材にグレーティングを書込む。 The grating manufacturing method is a method of writing a grating on a writing material, wherein the cylindrical lens and the writing material are arranged so that the writing material exists on the side of the cylindrical lens from the rear focal position of the cylindrical lens, and the cylindrical lens and the writing material. A phase mask is arranged between the laser beam and the laser beam output from the laser light source, and the writing material is irradiated through the cylindrical lens and the phase mask to write a grating on the writing material.
本発明によれば、グレーティングの透過特性におけるリップル幅を小さくすることができる。 According to the present invention, the ripple width in the transmission characteristics of the grating can be reduced.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The present invention is not limited to these exemplifications, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
グレーティング製造方法は、書込み材にグレーティングを書込む方法であって、シリンドリカルレンズの後焦点位置よりシリンドリカルレンズ側に書込み材が存在するようにシリンドリカルレンズおよび書込み材を配置するとともに、シリンドリカルレンズと書込み材との間に位相マスクを配置して、レーザ光源から出力されたレーザ光を、シリンドリカルレンズおよび位相マスクを経て書込み材に照射して、書込み材にグレーティングを書込む。 The grating manufacturing method is a method of writing a grating on a writing material, wherein the cylindrical lens and the writing material are arranged so that the writing material exists on the side of the cylindrical lens from the rear focal position of the cylindrical lens, and the cylindrical lens and the writing material. A phase mask is arranged between the laser beam and the laser beam output from the laser light source, and the writing material is irradiated through the cylindrical lens and the phase mask to write a grating on the writing material.
書込み材が光ファイバであるのが好適である。シリンドリカルレンズに入射するレーザ光のビーム径が５００μｍ〜３０００μｍであるのが好適である。書込み材の感光性領域が比屈折率Δｎ換算で０.３０％〜０.４５％のＧｅＯ２を含むのが好適である。感光性領域の半径サイズが５μｍ〜４０μｍであるのが好適である。シリンドリカルレンズの焦点距離が５０ｍｍ〜３００ｍｍであるのが好適である。書込み材の断面内の残留応力分布が１６.５ＭＰａ以下となるようにレーザ光を書込み材へ照射するのが好適である。また、グレーティング書込み前後の書込み材の断面内の残留応力差異が４５ＭＰａ以下となるようにレーザ光を書込み材へ照射するのが好適である。 The writing material is preferably an optical fiber. The beam diameter of the laser light incident on the cylindrical lens is preferably 500 μm to 3000 μm. It is preferable that the photosensitive region of the writing material contains 0.30% to 0.45% GeO 2 in terms of relative refractive index Δn. The radius size of the photosensitive region is preferably 5 μm to 40 μm. The focal length of the cylindrical lens is preferably 50 mm to 300 mm. It is preferable to irradiate the writing material with a laser beam so that the residual stress distribution in the cross section of the writing material is 16.5 MPa or less. Further, it is preferable to irradiate the writing material with laser light so that the residual stress difference in the cross section of the writing material before and after writing the grating is 45 MPa or less.
以下、本実施形態のグレーティング製造方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the grating manufacturing method of this embodiment will be described in detail.
図１は、グレーティング製造装置１の構成を示す図である。グレーティング製造装置１は、書込み材である光ファイバ２にグレーティングを形成する装置であって、レーザ光源１１、ビーム径調整部１２、走査ミラー２１、走査ミラー位置調整部２２、シリンドリカルレンズ３１、シリンドリカルレンズ位置調整部３２、位相マスク４１、位相マスク位置調整部４２、ステージ５１、固定治具５２および同期制御部６０を備える。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the grating manufacturing apparatus 1. The grating manufacturing apparatus 1 is an apparatus that forms a grating on an optical fiber 2 that is a writing material, and includes a laser light source 11, a beam diameter adjusting unit 12, a scanning mirror 21, a scanning mirror position adjusting unit 22, a cylindrical lens 31, and a cylindrical lens. A position adjustment unit 32, a phase mask 41, a phase mask position adjustment unit 42, a stage 51, a fixing jig 52, and a synchronization control unit 60 are provided.
レーザ光源１１は、光ファイバ２のコアの屈折率を変化させ得る波長（例えば２４４ｎｍ帯）のレーザ光を出力する。ビーム径調整部１２は、レーザ光源１１から出力されたレーザ光のビーム径および波面を調整して、その調整後のレーザ光を出力する。 The laser light source 11 outputs laser light having a wavelength (for example, 244 nm band) that can change the refractive index of the core of the optical fiber 2. The beam diameter adjusting unit 12 adjusts the beam diameter and wavefront of the laser light output from the laser light source 11, and outputs the adjusted laser light.
走査ミラー２１は、光ファイバ２の軸方向に移動可能であって、ビーム径調整部１２から出力されたレーザ光を光ファイバ２へ向けて偏向させる。走査ミラー位置調整部２２は、走査ミラー２１の位置を調整することで、光ファイバ２におけるグレーティング書込み位置を調整する。 The scanning mirror 21 is movable in the axial direction of the optical fiber 2 and deflects the laser light output from the beam diameter adjusting unit 12 toward the optical fiber 2. The scanning mirror position adjusting unit 22 adjusts the grating writing position in the optical fiber 2 by adjusting the position of the scanning mirror 21.
シリンドリカルレンズ３１は、走査ミラー２１により偏向されたレーザ光を入力して、光ファイバ２の軸方向について該レーザ光を収斂させる。シリンドリカルレンズ位置調整部３２は、シリンドリカルレンズ３１と光ファイバ２との間の間隔を調整する。 The cylindrical lens 31 receives the laser beam deflected by the scanning mirror 21 and converges the laser beam in the axial direction of the optical fiber 2. The cylindrical lens position adjustment unit 32 adjusts the interval between the cylindrical lens 31 and the optical fiber 2.
位相マスク４１は、シリンドリカルレンズ３１と光ファイバ２との間に配置されている。位相マスク４１は、光ファイバ２に対向する面に周期１μｍ程度の凹凸グレーティングが形成されている。位相マスク４１は、シリンドリカルレンズ３１から出力されたレーザ光を入力して±１次回折光を発生させ、これら±１次回折光を光ファイバ２のコアにおいて干渉させて光強度分布を形成し、光ファイバ２のコアにグレーティングを形成する。位相マスク位置調整部４２は、位相マスク４１の位置を調整することで、位相マスク４１と光ファイバ２との間の間隔を調整する。光ファイバ２は、ステージ５１上に固定治具５２により固定されている。 The phase mask 41 is disposed between the cylindrical lens 31 and the optical fiber 2. The phase mask 41 has a concavo-convex grating with a period of about 1 μm on the surface facing the optical fiber 2. The phase mask 41 receives the laser light output from the cylindrical lens 31 to generate ± first-order diffracted light, and causes the ± first-order diffracted light to interfere with the core of the optical fiber 2 to form a light intensity distribution. A grating is formed on the second core. The phase mask position adjustment unit 42 adjusts the distance between the phase mask 41 and the optical fiber 2 by adjusting the position of the phase mask 41. The optical fiber 2 is fixed on the stage 51 by a fixing jig 52.
同期制御部６０は、走査ミラー位置調整部２２による走査ミラー２１の位置調整および位相マスク位置調整部４２による位相マスク４１の位置調整を互いに関連付けて制御する。同期制御部６０は、ビーム径調整部１２によるレーザ光のビーム径調整をも関連付けて制御するのが好適であり、また、シリンドリカルレンズ位置調整部３２によるシリンドリカルレンズ３１の位置調整をも関連付けて制御するのが好適である。 The synchronization control unit 60 controls the position adjustment of the scanning mirror 21 by the scanning mirror position adjustment unit 22 and the position adjustment of the phase mask 41 by the phase mask position adjustment unit 42 in association with each other. The synchronization control unit 60 preferably controls the beam diameter adjustment of the laser beam by the beam diameter adjustment unit 12 in association with the control, and also controls the position adjustment of the cylindrical lens 31 by the cylindrical lens position adjustment unit 32 in association with the control. It is preferable to do this.
本実施形態のグレーティング製造方法では、シリンドリカルレンズ３１の後焦点位置よりシリンドリカルレンズ３１側に光ファイバ２が存在するようにシリンドリカルレンズ３１および光ファイバ２を配置する。また、シリンドリカルレンズ３１と光ファイバ２との間に位相マスク４１を配置する。そして、レーザ光源１１から出力されたレーザ光を、シリンドリカルレンズ３１および位相マスク４１を経て光ファイバ２に照射して、光ファイバ２にグレーティングを書込む。 In the grating manufacturing method of the present embodiment, the cylindrical lens 31 and the optical fiber 2 are arranged so that the optical fiber 2 exists on the side of the cylindrical lens 31 from the rear focal position of the cylindrical lens 31. In addition, a phase mask 41 is disposed between the cylindrical lens 31 and the optical fiber 2. Then, the laser light output from the laser light source 11 is irradiated to the optical fiber 2 through the cylindrical lens 31 and the phase mask 41, and a grating is written into the optical fiber 2.
好適には以下のとおりである。シリンドリカルレンズ３１の焦点距離は５０〜３００ｍｍである。シリンドリカルレンズ３１に入射するレーザ光のビーム径は５００μｍ〜３０００μｍである。光ファイバ２の感光性領域は比屈折率Δｎ換算で０.３０％〜０.４５％のＧｅＯ２を含む。感光性領域の半径サイズは５μｍ〜４０μｍである。また、走査ミラー位置調整部２２、シリンドリカルレンズ位置調整部３２および位相マスク位置調整部４２それぞれは、リニアモーター、ステッピングモーター、圧電素子等を含んで構成される。 The following is preferable. The focal length of the cylindrical lens 31 is 50 to 300 mm. The beam diameter of the laser light incident on the cylindrical lens 31 is 500 μm to 3000 μm. The photosensitive region of the optical fiber 2 contains 0.30% to 0.45% GeO 2 in terms of relative refractive index Δn. The radius size of the photosensitive region is 5 μm to 40 μm. Each of the scanning mirror position adjusting unit 22, the cylindrical lens position adjusting unit 32, and the phase mask position adjusting unit 42 includes a linear motor, a stepping motor, a piezoelectric element, and the like.
図１には、説明の便宜の為にｘｙｚ直交座標系が示されている。ｘ軸は、光ファイバ２の軸方向に平行である。ｚ軸は、光ファイバ２へのレーザ光照射方向に平行である。ｙ軸は、ｘ軸およびｚ軸の双方に垂直である。以下では、ｘｙｚ直交座標系を用いて説明をする。 FIG. 1 shows an xyz orthogonal coordinate system for convenience of explanation. The x axis is parallel to the axial direction of the optical fiber 2. The z axis is parallel to the direction of laser light irradiation to the optical fiber 2. The y-axis is perpendicular to both the x-axis and the z-axis. Below, it demonstrates using an xyz rectangular coordinate system.
図２は、グレーティング書込み前後の光ファイバ２の断面における残留応力等を纏めた表である。サンプルａ〜ｃの各行は、グレーティング書込み後におけるロス、リップル幅、光ファイバの光学クラッド内の残留応力最大値σmax、および、光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓ を示している。これらは同一のロス（６.０ｄＢ）である。サンプルｄの列は、グレーティング書込み前における光ファイバの光学クラッド内の残留応力最大値σmax、および、光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓ を示している。これらは同一のロッドである。 FIG. 2 is a table summarizing residual stresses and the like in the cross section of the optical fiber 2 before and after the grating writing. Each row of the samples a to c shows a loss, a ripple width, a maximum residual stress value σ max in the optical cladding of the optical fiber, and a maximum difference Δσ s in the residual stress distribution in the optical fiber cross section after writing the grating. These are the same loss (6.0 dB). The column of the sample d shows the maximum residual stress σ max in the optical cladding of the optical fiber before the grating writing and the maximum difference Δσ s of the residual stress distribution in the optical fiber cross section. These are the same rods.
光ファイバの光学クラッド内の圧縮応力の最大値σmaxは、サンプルａで−２４.２ＭＰａであり、サンプルｂで−３２.９ＭＰａであり、サンプルｃで−３２.２ＭＰａである。光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓは、サンプルａで１３.２ＭＰａであり、サンプルｂで１７.９ＭＰａであり、サンプルｃで１７.５ＭＰａである。ＳＦＧ（slant fiber grating）としたときのグレーティングのリップル幅は、サンプルａで０.０５ｄＢであり、サンプルｂで０.１４ｄＢであり、サンプルｃで０.２１ｄＢである。このように、グレーティング書込み後のサンプルａ〜ｃは、同一ロッドであって同一ロスであるにも拘らず、リップル幅、光ファイバの光学クラッド内の残留応力最大値σmax、および、光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓ で差異が現れている。 The maximum value σ max of the compressive stress in the optical cladding of the optical fiber is −24.2 MPa for sample a, −32.9 MPa for sample b, and −32.2 MPa for sample c. The maximum difference Δσ s in the residual stress distribution in the cross section of the optical fiber is 13.2 MPa for sample a, 17.9 MPa for sample b, and 17.5 MPa for sample c. The ripple width of the grating when using an SFG (slant fiber grating) is 0.05 dB for sample a, 0.14 dB for sample b, and 0.21 dB for sample c. As described above, the samples a to c after the grating writing are the same rod and the same loss, but the ripple width, the maximum residual stress σ max in the optical cladding of the optical fiber, and the optical fiber cross section The difference appears with the maximum difference Δσ s of the residual stress distribution at.
グレーティング書込み前のサンプルｄの残留応力は引張応力である。サンプルｄの光ファイバの光学クラッド内の残留応力最大値σmaxは１５.４ＭＰａである。サンプルｄの光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓは３.６ＭＰａである。すなわち、グレーティング書込みによって、光学クラッドは引張応力から圧縮応力に変化し、その変化領域では屈折率は増大する。 The residual stress of the sample d before writing the grating is a tensile stress. The maximum residual stress σ max in the optical cladding of the optical fiber of sample d is 15.4 MPa. The maximum difference Δσ s in the residual stress distribution in the cross section of the optical fiber of the sample d is 3.6 MPa. In other words, the optical cladding changes from tensile stress to compressive stress by grating writing, and the refractive index increases in the change region.
リップル幅が大きい場合には、光ファイバ断面内応力は、レーザ光入射側とその反対側とで差が大きい（以後、片焼けと称す）。これに対して、リップル幅が大きい場合と比べて、リップル幅が小さい場合には、光ファイバ断面内応力は均一傾向にある。 When the ripple width is large, the stress in the optical fiber cross section has a large difference between the laser light incident side and the opposite side (hereinafter referred to as “single burn”). In contrast, when the ripple width is small, the stress in the optical fiber cross section tends to be uniform as compared with the case where the ripple width is large.
図３は、光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓとリップル幅との関係を示すグラフである。同図から判るように、光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓが小さい程、リップル幅は抑制されている。例えば、リップル幅を０.１ｄＢ以下に抑制する為には、最大差異Δσｓを１６.５ＭＰａ以下とする必要がある。なお、最大差異Δσｓの大小は、レーザ光入射側に強い応力が生じている場合（片焼け）と、レーザ光入射側に関係なく均一傾向にある応力が生じている場合とがある。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the maximum difference Δσ s in the residual stress distribution in the optical fiber cross section and the ripple width. As can be seen from the figure, the ripple width is suppressed as the maximum difference Δσ s in the residual stress distribution in the optical fiber cross section is smaller. For example, in order to suppress the ripple width to 0.1 dB or less, the maximum difference Δσ s needs to be 16.5 MPa or less. Note that the magnitude of the maximum difference Δσ s includes a case where a strong stress is generated on the laser light incident side (single burn) and a case where a stress having a uniform tendency is generated regardless of the laser light incident side.
図４は、光ファイバの光学クラッド内の残留応力最大値σmaxとリップル幅との関係を示すグラフである。同図から判るように、残留応力最大値σmaxは−３５ＭＰａ付近で飽和するが、残留応力最大値σmaxの圧縮応力（マイナス側）増大に伴いリップル幅は増加傾向にある。リップル幅を０.１ｄＢ以下に抑制する為には、残留応力最大値σmaxの絶対値を３０ＭＰａ以下とする必要がある。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the maximum residual stress σ max in the optical cladding of the optical fiber and the ripple width. As can be seen from the figure, the residual stress maximum value σ max saturates in the vicinity of −35 MPa, but the ripple width tends to increase as the compressive stress (minus side) of the residual stress maximum value σ max increases. In order to suppress the ripple width to 0.1 dB or less, the absolute value of the residual stress maximum value σ max needs to be 30 MPa or less.
以上のことから、リップル幅を０.１ｄＢ以下に抑制する為には、光ファイバの光学クラッド内の残留応力最大値σmaxの絶対値を３０ＭＰａ以下とすることが必要である。また、光ファイバ断面における残留応力分布の最大差異Δσｓを１６.５ＭＰａ以下とすることが必要である。 From the above, in order to suppress the ripple width to 0.1 dB or less, the absolute value of the residual stress maximum value σ max in the optical cladding of the optical fiber needs to be 30 MPa or less. In addition, it is necessary that the maximum difference Δσ s in the residual stress distribution in the optical fiber cross section be 16.5 MPa or less.
図５は、シリンドリカルレンズ３１によるレーザ光集光の様子を示す図である。ここでは、シリンドリカルレンズ３１に入射するレーザ光のビーム径を１ｍｍとし、シリンドリカルレンズ３１の焦点距離を１３０ｍｍとして、シリンドリカルレンズ３１の焦点位置におけるレーザ光のビーム幅が略２００μｍであるとした。同図には、シリンドリカルレンズ３１から出力されたレーザ光のパワー密度が濃淡で示されており、また、シリンドリカルレンズ３１の光軸に沿ったレーザ光強度分布も示されている。 FIG. 5 is a diagram showing how laser light is condensed by the cylindrical lens 31. Here, the beam diameter of the laser beam incident on the cylindrical lens 31 is 1 mm, the focal length of the cylindrical lens 31 is 130 mm, and the beam width of the laser beam at the focal position of the cylindrical lens 31 is approximately 200 μm. In the same figure, the power density of the laser light output from the cylindrical lens 31 is shown in shades, and the laser light intensity distribution along the optical axis of the cylindrical lens 31 is also shown.
同図中において、ファイバ断面Ａは、光ファイバ２が焦点位置よりシリンドリカルレンズ３１側（−ｚ側）にあるときの光ファイバ２の断面を示す。ファイバ断面Ｂは、光ファイバ２が焦点位置にあるときの光ファイバ２の断面を示す。ファイバ断面Ｃは、光ファイバ２が焦点位置より遠方側（＋ｚ側）にあるときの光ファイバ２の断面を示す。 In the figure, a fiber cross section A shows a cross section of the optical fiber 2 when the optical fiber 2 is closer to the cylindrical lens 31 (−z side) than the focal position. The fiber cross section B shows a cross section of the optical fiber 2 when the optical fiber 2 is at the focal position. The fiber cross section C shows a cross section of the optical fiber 2 when the optical fiber 2 is on the far side (+ z side) from the focal position.
図６は、光ファイバ２内におけるレーザ光強度分布を示す図である。同図は、図５中に示されるファイバ断面Ａ〜Ｃそれぞれにおけるレーザ光強度分布を、それぞれ光ファイバ２による光吸収が無い場合（Ａ’〜Ｃ’）および、光吸収が有る場合（Ａ”〜Ｃ”）について示している。 FIG. 6 is a diagram showing the laser light intensity distribution in the optical fiber 2. This figure shows the laser light intensity distribution in each of the fiber cross sections A to C shown in FIG. 5 when there is no light absorption by the optical fiber 2 (A ′ to C ′) and when there is light absorption (A ″). ~ C ").
光ファイバ２による光吸収が無い場合には、ファイバ断面Ａ’〜Ｃ’におけるレーザ光強度分布は、光ファイバ２が配置されていないときのレーザ光強度分布と同じである。すなわち、光ファイバ２が焦点位置よりシリンドリカルレンズ３１側（−ｚ側）にあるときのファイバ断面Ａ’では、遠方側の光パワー密度は位相マスク側の光パワー密度より大きい。光ファイバ２が焦点位置にあるときのファイバ断面Ｂ’では、遠方側の光パワー密度は位相マスク側の光パワー密度と同程度である。光ファイバ２が焦点位置より遠方側（＋ｚ側）にあるときのファイバ断面Ｃ’では、遠方側の光パワー密度は位相マスク側の光パワー密度より小さい。 When there is no light absorption by the optical fiber 2, the laser light intensity distribution in the fiber cross sections A ′ to C ′ is the same as the laser light intensity distribution when the optical fiber 2 is not disposed. That is, in the fiber cross section A ′ when the optical fiber 2 is closer to the cylindrical lens 31 (−z side) than the focal position, the optical power density on the far side is larger than the optical power density on the phase mask side. In the fiber cross section B ′ when the optical fiber 2 is at the focal position, the optical power density on the far side is about the same as the optical power density on the phase mask side. In the fiber cross section C ′ when the optical fiber 2 is on the far side (+ z side) from the focal position, the far side optical power density is smaller than the optical power density on the phase mask side.
感光性を有する光ファイバ２による光吸収が有る場合には、ファイバ断面Ａ”〜Ｃ”におけるレーザ光強度分布は、光ファイバ２が配置されていないときのレーザ光強度分布に加えて光ファイバ２における光吸収によって決定される。すなわち、光ファイバ２が焦点位置よりシリンドリカルレンズ３１側（−ｚ側）にあるときのファイバ断面Ａ”では、光ファイバ２による光吸収によりレーザ光は遠方側に進むに従い減衰するものの、シリンドリカルレンズ３１による収斂効果により、光パワー密度は均一化されることになる。光ファイバ２が焦点位置にあるときのファイバ断面Ｂ”では、光ファイバ２による光吸収によりレーザ光は遠方側に進むに従い減衰し、また、この位置付近ではレーザ光は平行光であるとみなせることから、遠方側の光パワー密度は位相マスク側の光パワー密度より小さい。光ファイバ２が焦点位置より遠方側（＋ｚ側）にあるときのファイバ断面Ｃ”では、光ファイバ２による光吸収によりレーザ光は遠方側に進むに従い減衰するとともに、この位置付近ではレーザ光は発散していることから、遠方側の光パワー密度は位相マスク側の光パワー密度より小さく、両者間の差が大きくなる。 When there is light absorption by the optical fiber 2 having photosensitivity, the laser light intensity distribution in the fiber cross-sections A ″ to C ″ is in addition to the laser light intensity distribution when the optical fiber 2 is not disposed. Determined by the light absorption at. That is, in the fiber cross section A ″ when the optical fiber 2 is on the side of the cylindrical lens 31 (−z side) from the focal position, the laser light is attenuated as it travels to the far side due to light absorption by the optical fiber 2, but the cylindrical lens 31. The optical power density is made uniform due to the convergence effect of the laser beam. In the fiber cross section B ″ when the optical fiber 2 is at the focal position, the laser light is attenuated as it travels to the far side due to light absorption by the optical fiber 2. In addition, since the laser light can be regarded as parallel light near this position, the optical power density on the far side is smaller than the optical power density on the phase mask side. In the fiber cross section C ″ when the optical fiber 2 is on the far side (+ z side) from the focal position, the laser light is attenuated as it travels farther due to light absorption by the optical fiber 2, and the laser light diverges near this position. Therefore, the optical power density on the far side is smaller than the optical power density on the phase mask side, and the difference between the two becomes large.
以上のことから、リップル幅抑制に必要な照射系において、光ファイバ２は、シリンドリカルレンズ３１の後焦点位置よりシリンドリカルレンズ３１側に設置する必要がある。 From the above, in the irradiation system necessary for suppressing the ripple width, the optical fiber 2 needs to be installed closer to the cylindrical lens 31 than the rear focal position of the cylindrical lens 31.
図７は、シリンドリカルレンズ３１によるレーザ光集光の様子を示す図である。ここでは、ケースａ，ｃでは入射ビーム径ｄ１が同一であり、ケースａ，ｃの入射ビーム径ｄ１よりケースｂの入射ビーム径ｄ２が小さいとした。また、ケースｂ，ｃでは焦点距離が同一であり、ケースｂ，ｃの焦点距離よりケースａの焦点距離が長いとした。同図には、ケースａ〜ｃそれぞれにおいて、シリンドリカルレンズ３１から出力されたレーザ光のパワー密度が濃淡で示されており、シリンドリカルレンズ３１の光軸（ｚ方向）に沿ったレーザ光強度分布も示されており、また、後焦点位置よりレンズ３１側の位置および後焦点位置それぞれにおけるｙ方向のレーザ光強度分布も示されている。 FIG. 7 is a diagram showing how laser light is collected by the cylindrical lens 31. Here, the incident beam diameter d1 is the same in cases a and c, and the incident beam diameter d2 in case b is smaller than the incident beam diameter d1 in cases a and c. The focal lengths of cases b and c are the same, and the focal length of case a is longer than the focal lengths of cases b and c. In the figure, the power density of the laser beam output from the cylindrical lens 31 is shown in shades in each of the cases a to c, and the laser beam intensity distribution along the optical axis (z direction) of the cylindrical lens 31 is also shown. In addition, the laser light intensity distribution in the y direction at each of the position closer to the lens 31 and the rear focal position than the rear focal position is also shown.
ケースａでは、光ファイバ断面内のｚ方向の光強度分布の変動幅は、後焦点位置Ｂと比べてレンズ３１側の位置Ａの方が大きい。 In case a, the fluctuation range of the light intensity distribution in the z direction in the cross section of the optical fiber is larger at the position A on the lens 31 side than at the rear focal position B.
ケースｂでは、ケースａと同様に、ｚ方向の光強度分布の変動幅は、後焦点位置Ｂ’と比べてレンズ３１側の位置Ａ’の方が大きい。しかし、ケースｂの入射ビーム径ｄ２はケースａの入射ビーム径ｄ１より小さいので、ケースｂでは、ケースａと比較して、集光能力が低下することにより、ｚ方向の光強度分布の変動幅は小さく、ｚ方向の光ファイバ設置に適した範囲は広くなる。 In the case b, similarly to the case a, the fluctuation range of the light intensity distribution in the z direction is larger at the position A ′ on the lens 31 side than at the rear focal position B ′. However, since the incident beam diameter d2 of the case b is smaller than the incident beam diameter d1 of the case a, the fluctuation range of the light intensity distribution in the z direction is reduced in the case b as compared with the case a due to the reduction of the light collecting ability. The range suitable for installing the optical fiber in the z direction is wide.
ケースｃでも、ケースａ，ｂと同様に、ｚ方向の光強度分布の変動幅は、後焦点位置Ｂ”と比べてレンズ３１側の位置Ａ”の方が大きい。しかし、ケースｃの焦点距離はケースａの焦点距離より短いので、ケースｃでは、ケースａと比較して、集光能力が高くなり、ｚ方向の光強度分布の変動幅は大きく、ｚ方向の光ファイバ設置に適した範囲は狭くなる。 Also in the case c, as in the cases a and b, the fluctuation range of the light intensity distribution in the z direction is larger at the position A ″ on the lens 31 side than at the rear focal position B ″. However, since the focal length of the case c is shorter than the focal length of the case a, the condensing capability is higher in the case c than in the case a, and the fluctuation range of the light intensity distribution in the z direction is large. The range suitable for optical fiber installation is narrow.
したがって、入射ビーム径（入射波面）およびシリンドリカルレンズの集光能力をコントロールすることによって、ｚ軸およびｙ軸の双方の方向の光強度分布の変化量を調整することができる。すなわち、光ファイバ品種に応じたＧｅ添加量の高低および光学クラッドサイズの大小に適した入射ビーム径（入射波面含む）およびシリンドリカルレンズの焦点距離を選択するとともに、ファイバ設置位置を制御することで、レーザ光入射側の片側焼け（光ファイバ断面内の残留応力分布）を抑制することができ、リップル幅が低減されたＳＦＧを製造することができる。 Therefore, the amount of change in the light intensity distribution in both the z-axis and y-axis directions can be adjusted by controlling the incident beam diameter (incident wavefront) and the focusing ability of the cylindrical lens. That is, by selecting the incident beam diameter (including the incident wavefront) and the focal length of the cylindrical lens suitable for the amount of Ge addition depending on the type of optical fiber and the size of the optical cladding, and controlling the fiber installation position, SFG with a reduced ripple width can be manufactured by suppressing one-side burning (residual stress distribution in the cross section of the optical fiber) on the laser light incident side.
１…グレーティング製造装置、２…書込み材（光ファイバ）、１１…レーザ光源、１２…ビーム径調整部、２１…走査ミラー、２２…走査ミラー位置調整部、３１…シリンドリカルレンズ、３２…シリンドリカルレンズ位置調整部、４１…位相マスク、４２…位相マスク位置調整部、５１…ステージ、５２…固定治具、６０…同期制御部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Grating manufacturing apparatus, 2 ... Writing material (optical fiber), 11 ... Laser light source, 12 ... Beam diameter adjustment part, 21 ... Scanning mirror, 22 ... Scanning mirror position adjustment part, 31 ... Cylindrical lens, 32 ... Cylindrical lens position Adjustment unit, 41 ... phase mask, 42 ... phase mask position adjustment unit, 51 ... stage, 52 ... fixing jig, 60 ... synchronization control unit.
Claims (8)
シリンドリカルレンズの後焦点位置より前記シリンドリカルレンズ側に前記書込み材が存在するように前記シリンドリカルレンズおよび前記書込み材を配置するとともに、前記シリンドリカルレンズと前記書込み材との間に位相マスクを配置して、
レーザ光源から出力されたレーザ光を、前記シリンドリカルレンズおよび前記位相マスクを経て前記書込み材に照射して、前記書込み材にグレーティングを書込む、
グレーティング製造方法。 A method of writing a grating on a writing material,
The cylindrical lens and the writing material are arranged so that the writing material exists on the cylindrical lens side from the back focal position of the cylindrical lens, and a phase mask is arranged between the cylindrical lens and the writing material,
A laser beam output from a laser light source is irradiated to the writing material through the cylindrical lens and the phase mask, and a grating is written on the writing material.
Grating manufacturing method.
The grating manufacturing method according to claim 1, wherein the writing material is irradiated with the laser beam so that a residual stress difference in a cross section of the writing material before and after writing the grating is 45 MPa or less.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017195673A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | 住友電気工業株式会社 | Multicore optical fiber, fiber black grating, and method for manufacturing fiber black grating |
| CN107783216A (en) * | 2017-10-24 | 2018-03-09 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | A kind of device and method that Chirp gratings are made using Uniform Mask |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59208504A (en) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical fiber |
| JPH07333449A (en) * | 1994-06-03 | 1995-12-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method for forming grating in optical waveguide |
| JPH11305051A (en) * | 1998-04-22 | 1999-11-05 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Production of fiber grating and the fiber grating |
| JP2002356343A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical fiber, method for producing the same and long- period fiber grating |
| JP2004538497A (en) * | 2000-03-30 | 2004-12-24 | コーニング・オー・テー・イー・エス・ペー・アー | Method and apparatus for writing a Bragg grating in a waveguide |
| US20050031981A1 (en) * | 2003-08-05 | 2005-02-10 | Fujikura Ltd. | Production device and production method for an optical device component having a grating structure |
| JP2007197273A (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Fujikura Ltd | Optical fiber strand and production method therefor |
| JP2010181623A (en) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacturing method of optical filter |
-
2014
- 2014-04-24 JP JP2014090167A patent/JP2015210315A/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59208504A (en) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical fiber |
| JPH07333449A (en) * | 1994-06-03 | 1995-12-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method for forming grating in optical waveguide |
| JPH11305051A (en) * | 1998-04-22 | 1999-11-05 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Production of fiber grating and the fiber grating |
| JP2004538497A (en) * | 2000-03-30 | 2004-12-24 | コーニング・オー・テー・イー・エス・ペー・アー | Method and apparatus for writing a Bragg grating in a waveguide |
| JP2002356343A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical fiber, method for producing the same and long- period fiber grating |
| US20050031981A1 (en) * | 2003-08-05 | 2005-02-10 | Fujikura Ltd. | Production device and production method for an optical device component having a grating structure |
| JP2007197273A (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Fujikura Ltd | Optical fiber strand and production method therefor |
| JP2010181623A (en) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacturing method of optical filter |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017195673A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | 住友電気工業株式会社 | Multicore optical fiber, fiber black grating, and method for manufacturing fiber black grating |
| JPWO2017195673A1 (en) * | 2016-05-12 | 2019-03-14 | 住友電気工業株式会社 | Multi-core optical fiber, fiber Bragg grating, and method of manufacturing fiber Bragg grating |
| CN107783216A (en) * | 2017-10-24 | 2018-03-09 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | A kind of device and method that Chirp gratings are made using Uniform Mask |
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