JPH0829631A - チャープグレーティング作製装置 - Google Patents

チャープグレーティング作製装置

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Publication number
JPH0829631A
JPH0829631A JP6161082A JP16108294A JPH0829631A JP H0829631 A JPH0829631 A JP H0829631A JP 6161082 A JP6161082 A JP 6161082A JP 16108294 A JP16108294 A JP 16108294A JP H0829631 A JPH0829631 A JP H0829631A
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JP
Japan
Prior art keywords
grating
optical fiber
optical
chirp
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP6161082A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuo Komukai
哲郎 小向
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Yoshiaki Miyajima
義昭 宮島
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH0829631A publication Critical patent/JPH0829631A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/02123Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
    • G02B6/02133Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意のチャープを持つファイバグレーティン
グを同一の光学系を用いて作製する。 【構成】 光源11からの光を2つの光束に分岐し、こ
れら両光束を光ファイバ19上に合波する光学系を有
し、前記光ファイバ19のコアにグレーティングを形成
する二光束干渉露光装置であって、前記両光束の内一方
の光束17Aを前記光ファイバ19に照射する光学系
に、焦点距離が等しい二つの円柱レンズ22aおよび2
2bによって構成されるビーム変換系22を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光パルスの圧縮および拡
大に用いるチャープグレーティングを光ファイバのコア
に任意のチャープ度で書き込むことを実現するチャープ
グレーティング作製装置に関し、光通信あるいは光信号
処理等の分野に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】光通信および光信号処理の分野におい
て、チャープグレーティングを書き込んだファイバは分
散補償技術等の応用に有用である。
【0003】このように光導波路にチャープグレーティ
ングを作製する方法としては、二光束干渉露光装置にお
いて片方の光路に円柱レンズを挿入することにより一方
のビームを微小な角度で収束させて入射角を変調する方
法が提案されている(A.Katzir et a
l.,“Chirped gratings in I
ntegrated Optics”,IEEE Jo
urnal of Quantum Electron
ics,Vol.QE−13,No.4,pp.296
〜304,1977)。しかしこの場合、チャープ度を
変化させるためには焦点距離の異なるレンズを用意しな
ければならない。
【0004】図4は従来の二光束干渉露光装置を示す。
同図に示すように、この装置は、図示しない光源から照
射される紫外線レーザビーム1を二光束に分離するビー
ムスプリッタ2、およびこのビームスプリッタ2で分離
された二つの光速をそれぞれ反射する全反射ミラー3A
および3Bを有し、これら全反射ミラー3Aおよび3B
で反射された光束は、グレーティングを書き込む光ファ
イバ4に照射されるようになっている。ここで、ビーム
スプリッタ2で二光束に分けられ、それぞれ全反射ミラ
ー3Aおよび3Bで反射された二つのビームは、それぞ
れ入射角θi ,θ0 で重なって光ファイバ4に照射され
る。このとき光ファイバ4上には、ビーム間の位相差の
空間変化により干渉縞が生じ、それによる光の強弱に相
当したグレーティングが光ファイバ4のコアに書き込ま
れる。
【0005】そして、このように書き込まれるグレーテ
ィングにチャープをつける方法としては、図5に示すよ
うに、二光束のうちの一方に焦点距離fを持つ円柱レン
ズを挿入する方法が提案されている(A.Katzir
et al.,“Chirped gratings
in Integrated Optics”,IE
EE Journal of Quantum Ele
ctronics,Vol.QE−13,No.4,p
p.296〜304,1977)。すなわち、図5に示
すように、例えば図4の全反射ミラー3Aと光ファイバ
4との間に、円柱レンズ5を挿入するものである。
【0006】図5において、もし仮りに円柱レンズ5が
ない場合、ビーム直径2dの二つの光束1Aおよび1B
の光線路a,b,cはそれぞれ点A,B,Cで合波され
る。一方、図示のように、円柱レンズ5が挿入されてい
ると、一方の光束1Aの光線路a,b,cは円柱レンズ
5を通過して光ファイバ4上の点A′,B,C′におい
て、もう一方の光束1Bの光線路a′,b,c′と合波
される。ここで、光線路a′およびc′は、円柱レンズ
5がない場合の光線路aおよびcより内側の光線路であ
る。円柱レンズ5を通過しない方の光束1Bの光線路は
光ファイバ4に対して入射角はすべて一定値θ0 である
が、円柱レンズ5を通過するビームの光線路は、入射角
θi がそれぞれ異なる。すなわち、光線路a′では、θ
i =θ0+Δθ、光線路b′では、θi =θ0 、光線路
c′では、θi =θ0 −Δθとなる。ただし、円柱レン
ズ5の焦点距離をfとした場合、Δθ=d/fである
(dは光束1Aの半径)。
【0007】このように、一方の光束1A中に円柱レン
ズ5を挿入すると、光束1Aおよび1Bの合波点A′〜
C′への光束1Aの入射角は、A′点からC′点に移る
につれて小さくなっていく。
【0008】ところで、光束(紫外線)1Aおよび1B
の波長をλUVとすると、光ファイバ4のコアでの屈折率
誘起変化のピッチ(周期)Λは、下記式(1)で表され
る(例えば、西原浩、他、光集積回路、オーム社、p
p.216,1985参照)。
【0009】
【数1】 Λ=λUV/(sinθi +sinθ0 ) (1) また、光ファイバ5のコアの屈折率をnf とすれば、一
次のブラッグの回折条件から、グレーティングの反射波
長λFGは次式(2)で表される(G.Meltz et
al.,“Formation of Bragg
gratings in optical fiber
s by a transverseholograp
hic method”,Optics Letter
s,Vol.14,No.15,pp.823〜82
5,1989)。
【0010】
【数2】 λFG=2Λnf (2) よって、式(1)および(2)より、それぞれの点で形
成されるグレーティングの反射波長λFGは、次式(3)
で与えられる。
【0011】
【数3】 λFG=2λUVf /(sinθi +sinθ0 ) (3) かかる式(3)より、合波点がA′,B,C′へ移動す
るにしたがって、λFGは長波長に移っていくことにな
る。すなわち、作成されるグレーティングはチャープを
持つことになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法でチャープ度を変化させるには、焦点距離の異な
る円柱レンズを用意しなければならない。すなわち、チ
ャープ度はfに依存するのでチャープ度を変えるために
はfの異なるレンズを用意する必要がある。また、たと
え光ファイバを傾けたとしても、θi が変化した分だけ
θ0 も逆の方向に変化してしまい、λFGは変化しないこ
とが(3)式から理解できる。
【0013】本発明は、このような事情に鑑み、任意の
チャープを持つファイバグレーティングを同一の光学系
を用いて作製することができるチャープグレーティング
作製装置にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成する本
発明は、光源からの光を2つの光束に分岐し、これら両
光束を光ファイバ上に合波する光学系を有し、前記光フ
ァイバのコアにグレーティングを形成する二光束干渉露
光装置であって、前記両光束の内一方の光束を前記光フ
ァイバに照射する光学系に、焦点距離が等しい二つの円
柱レンズによって構成されるビーム変換系を配置したこ
とを特徴とするチャープグレーティング作製装置にあ
る。
【0015】ここで、前記ビーム変換系は、例えば、二
つの円柱レンズ間の距離が可変である。
【0016】また、前記ビーム変換系は、例えば、ピエ
ゾ素子により少なくとも一方の円柱レンズが照射方向に
沿って移動可能である。
【0017】
【作用】本発明装置によれば、二つの円柱レンズ間の間
隔を調節することにより、任意のチャープ度を有するグ
レーティングを作製することができる。したがって、円
柱レンズを一つだけ用いた任意の方法とは異なり、作製
するチャープ度毎に、対応するレンズを用意する必要が
なく、必要なチャープ度に対して一意に定まるレンズ間
隔を所望な値に設定しさえすればよい。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0019】図1には、本実施例にかかるチャープグレ
ーティング作製装置の構成を概念的に示す。図1に示す
ように、本装置の入射光学系は、紫外線レーザを発振す
る光源11、シャッタ12、光源11からの光路変換す
るためのミラー13および14、光源11からビームパ
ワーを可変に減光する可変アッテネータ(減光器)15
およびビーム径を拡大するビームエキスパンダ16を有
し、拡大した光束17を装置本体のビームスプリッタ1
8に入射する。装置本体は、ビームスプリッタ18によ
って分岐された光束17Aおよび17Bの光路を変換し
て光ファイバ19に照射するミラー20Aおよび20
B、光ファイバ19の直前に配されてミラー20Aおよ
び20Bを透過する円柱レンズ21、およびこの円柱レ
ンズ21とミラー20Aとの間に配されたアフォーカル
光学系22とを有する。ここで、アフォーカル光学系2
2は、焦点距離が同一の円柱レンズ22aおよび22b
からなり、これら円柱レンズ22aおよび22bの距離
が可変なレンズ系である。
【0020】かかるアフォーカル光学系22の合成焦点
距離は、各円柱レンズ22aおよび22bの焦点距離を
0 、両者の距離をLとした場合、次式(4)で与えら
れる9(Max Born and Emil Wol
f,“Principlesof Optics”,p
p.238,1980)。
【0021】
【数4】 f=f0 2/(2f0 −L) (4) 本実施例の装置によりファイバグレーティングを形成す
る原理を図2に示す。ここで、アフォーカル光学系22
は、単一円柱レンズと同様に紫外線の光束17Aを、2
0 >Lのときに、Δθ=d/fで収束させ、2f0
Lのときに、Δθ=D/fで発散させる。したがって、
光ファイバ19のコアに形成されるグレーティングにチ
ャープを持たせることができる。また、円柱レンズ22
aおよび22bの距離Lを変化させることにより、任意
のfが得られるので、チャープ度も任意に変えることが
できる。
【0022】このような本実施例の装置を用い、アフォ
ーカル光学系22のLを変化させて、Ge添加光ファイ
バ19にグレーティングを形成した。このときのファイ
バグレーティングの反射スペクトルの変化を図3(A)
〜(D)に示す。ここで、ΔL=2f0 −Lであり、f
0 =54mmである。
【0023】(A)〜(D)に示すように、レンズ間隔
Lを2f0 より狭くしていくにしたがってチャープ度が
大きくなり、スペクトル幅が広くなっている。なお、
(A)のように、L=2f0 となるLを選ぶことによ
り、焦点距離fが無限大(コリメート状態)となり、チ
ャープレスのグレーティングが作製できる。
【0024】すなわち、本実施例の装置では、図2にお
いて、L>2f0 となるようにLを選べば、光ファイバ
19のコアには、光束17Aおよび17Bの合波点であ
るA′からC′に行くにしたがってλFGが長波長に移っ
ていくグレーティングが作製できる。
【0025】一方、図2において、L<2f0 となるよ
うにLを選べば、光ファイバ19のコアには、合波点
A′からC′に行くにしたがってλFGが短波長に移って
いくグレーティングが作製できる。
【0026】なお、アフォーカル光学系22の二つの円
柱レンズ22aおよび22bの距離Lを変化させる方法
は、特に限定されないが、何れか一方または両者を、ボ
ールネジおよびナット、ピエゾ素子などの位置決め移動
装置により移動するようにすればよい。特に、レンズ間
隔Lをピエゾ素子で調整するようにすれば、精度良くチ
ャープ度が制御できる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アフォーカル光学系の円柱レンズ間の距離を調整するだ
けで、任意のチャープ度を有するグレーティングを容易
に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかるチャープグレーティ
ング作製装置の構成を示す模式図である。
【図2】本発明の実施例にかかる装置の原理を説明する
模式図である。
【図3】本発明の実施例で作製したファイバグレーティ
ングの反射スペクトルの変化例を示す図である。
【図4】従来技術にかかる二光束干渉露光装置の構成を
示す模式図である。
【図5】従来技術にかかるチャープグレーティングの作
製方法を示す模式図である。
【符号の説明】
11 光源(紫外線レーザ) 12 シャッタ 13,14 ミラー 15 可変アッテネータ 16 ビームエキスパンダ 17 光束 18 ビームスプリッタ 19 コアにゲルマニウムを添加した光ファイバ 20A,20B 全反射ミラー 21 円柱レンズ 22 アフォーカルレンズ 22a,22b 円柱レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 27/09

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を2つの光束に分岐し、こ
    れら両光束を光ファイバ上に合波する光学系を有し、前
    記光ファイバのコアにグレーティングを形成する二光束
    干渉露光装置であって、前記両光束の内一方の光束を前
    記光ファイバに照射する光学系に、焦点距離が等しい二
    つの円柱レンズによって構成されるビーム変換系を配置
    したことを特徴とするチャープグレーティング作製装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記ビーム変換系
    は、二つの円柱レンズ間の距離が可変であることを特徴
    とするチャープグレーティング作製装置。
JP6161082A 1994-07-13 1994-07-13 チャープグレーティング作製装置 Pending JPH0829631A (ja)

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JP6161082A JPH0829631A (ja) 1994-07-13 1994-07-13 チャープグレーティング作製装置

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JP6161082A JPH0829631A (ja) 1994-07-13 1994-07-13 チャープグレーティング作製装置

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JP6161082A Pending JPH0829631A (ja) 1994-07-13 1994-07-13 チャープグレーティング作製装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7530753B2 (en) 2003-05-15 2009-05-12 Kabushiki Kaisha Pilot Corporation Writing implement
CN116520484B (zh) * 2023-07-03 2023-09-22 上海频准激光科技有限公司 光纤光栅刻写方法、装置及光纤光栅f-p腔

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7530753B2 (en) 2003-05-15 2009-05-12 Kabushiki Kaisha Pilot Corporation Writing implement
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