JPH116926A - 光ファイバブラッグ格子書き込みのための自動高精度波長制御装置及び方法 - Google Patents
光ファイバブラッグ格子書き込みのための自動高精度波長制御装置及び方法Info
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- JPH116926A JPH116926A JP10155970A JP15597098A JPH116926A JP H116926 A JPH116926 A JP H116926A JP 10155970 A JP10155970 A JP 10155970A JP 15597098 A JP15597098 A JP 15597098A JP H116926 A JPH116926 A JP H116926A
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- 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
- G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
- G02B6/02152—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating involving moving the fibre or a manufacturing element, stretching of the fibre
-
- 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
- G02B6/02123—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating
- G02B6/02133—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by the method of manufacture of the grating using beam interference
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質の光ファイバブラッグ格子を形成する
ためのコンピュータ制御型の装置及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明の装置(10)は、紫外線ビーム(18)
を発生するためのレーザ(12)と、このビーム(18)を受け
取るためにレーザ(12)の下流に配置された回転可能なプ
リズム(32)と、このプリズム(32)により形成される高い
縞周波数の干渉像(86)を受け取るためにプリズム(32)の
底縁(84)付近に配置された光ファイバ(48)とを備えてい
る。プリズム(32)は、ファイバコアにおけるブラッグ波
長を変化させるために、ビーム(18)の入射角に対して予
め選択されたピボット点(36)の周りでプリズム(32)を回
転する回転段(14)に接続される。
ためのコンピュータ制御型の装置及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明の装置(10)は、紫外線ビーム(18)
を発生するためのレーザ(12)と、このビーム(18)を受け
取るためにレーザ(12)の下流に配置された回転可能なプ
リズム(32)と、このプリズム(32)により形成される高い
縞周波数の干渉像(86)を受け取るためにプリズム(32)の
底縁(84)付近に配置された光ファイバ(48)とを備えてい
る。プリズム(32)は、ファイバコアにおけるブラッグ波
長を変化させるために、ビーム(18)の入射角に対して予
め選択されたピボット点(36)の周りでプリズム(32)を回
転する回転段(14)に接続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、ブラッグ
格子に係り、より詳細には、ブラッグの中心波長を正確
に制御して高品質の光ファイバブラッグ格子を形成する
装置及び方法に係る。
格子に係り、より詳細には、ブラッグの中心波長を正確
に制御して高品質の光ファイバブラッグ格子を形成する
装置及び方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】ほとんどの光ファイバブラッグ格子は、
ファイバのコアを強力な空間的に変調された紫外線（Ｕ
Ｖ）ビームに曝すことにより製造される。ＵＶ光は、光
ファイバのコア材料の屈折率の増加を誘起する。その
後、ファイバのコアに沿って放射された光は、空間的変
調周期（Λ）及び光の波長（λ）がブラッグ条件λB ＝
２ｎΛを満足する場合だけ反射される。但し、ｎは、フ
ァイバコアの平均屈折率である。
ファイバのコアを強力な空間的に変調された紫外線（Ｕ
Ｖ）ビームに曝すことにより製造される。ＵＶ光は、光
ファイバのコア材料の屈折率の増加を誘起する。その
後、ファイバのコアに沿って放射された光は、空間的変
調周期（Λ）及び光の波長（λ）がブラッグ条件λB ＝
２ｎΛを満足する場合だけ反射される。但し、ｎは、フ
ァイバコアの平均屈折率である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】公知技術によれば、光
ファイバブラッグ格子において反射波長の中心を正確に
位置決めするには、光学系の飽き飽きするほどの再整列
を必要とする。適切な縞間隔を有するホログラフ的な縞
パターンを形成するには、プリズム技術におけるプリズ
ム及び円柱状レンズや、開放ホログラフ技術におけるビ
ームスプリッタ、合成ミラー及び収束レンズのようなビ
ーム合成光学系を正確に位置設定することを必要とす
る。これは、光ファイバブラッグ格子の製造を時間のか
かるものにすると共に、大規模な商業的実施を不可能に
する。従って、ブラッグの中心波長を正確に制御して光
ファイバブラッグ格子を定常的に製造する装置及び方法
を提供する技術が要望される。
ファイバブラッグ格子において反射波長の中心を正確に
位置決めするには、光学系の飽き飽きするほどの再整列
を必要とする。適切な縞間隔を有するホログラフ的な縞
パターンを形成するには、プリズム技術におけるプリズ
ム及び円柱状レンズや、開放ホログラフ技術におけるビ
ームスプリッタ、合成ミラー及び収束レンズのようなビ
ーム合成光学系を正確に位置設定することを必要とす
る。これは、光ファイバブラッグ格子の製造を時間のか
かるものにすると共に、大規模な商業的実施を不可能に
する。従って、ブラッグの中心波長を正確に制御して光
ファイバブラッグ格子を定常的に製造する装置及び方法
を提供する技術が要望される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記及び他の目的は、高
品質の光ファイバブラッグ格子を製造するためのコンピ
ュータ制御型の装置及び方法によって達成される。好ま
しくは、この装置は、紫外線ビームを発生するレーザ
と、ビームを受け取るためにレーザの下流に配置された
回転可能なプリズムと、このプリズムにより形成される
高い縞周波数の干渉像を受け取るためにプリズムの底縁
の付近に配置された光ファイバとを備えている。プリズ
ムは、ファイバコアにおいてブラッグ波長を変化させる
ためにビームの入射角に対して予め選択されたピボット
点のまわりでプリズムを回転させる回転段に接続され
る。
品質の光ファイバブラッグ格子を製造するためのコンピ
ュータ制御型の装置及び方法によって達成される。好ま
しくは、この装置は、紫外線ビームを発生するレーザ
と、ビームを受け取るためにレーザの下流に配置された
回転可能なプリズムと、このプリズムにより形成される
高い縞周波数の干渉像を受け取るためにプリズムの底縁
の付近に配置された光ファイバとを備えている。プリズ
ムは、ファイバコアにおいてブラッグ波長を変化させる
ためにビームの入射角に対して予め選択されたピボット
点のまわりでプリズムを回転させる回転段に接続され
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の効果及び目的がいかに達
成されるかを明らかにするために、添付図面を参照して
本発明の特定の実施形態について詳細に説明する。これ
らの図面は、本発明の好ましい実施形態を単に例示する
ものに過ぎず、本発明をこれに限定するものではないこ
とを理解されたい。
成されるかを明らかにするために、添付図面を参照して
本発明の特定の実施形態について詳細に説明する。これ
らの図面は、本発明の好ましい実施形態を単に例示する
ものに過ぎず、本発明をこれに限定するものではないこ
とを理解されたい。
【０００６】添付図面の図１は、光ファイバブラッグ格
子を形成するための本発明の装置を参照番号１０で一般
的に示している。この装置１０は、一般に、レーザ１２
と、回転段１４と、遠フィールドカメラ１６とを備えて
いる。レーザ１２は、紫外線ビーム１８を発生するのに
適した市場で入手できる連続波（ＣＷ）レーザであるの
が好ましい。レーザ１２は、倍周波数出力を発生するよ
うにレーザキャビティ内にベータ−硼酸バリウム（ＢＢ
Ｏ）結晶を含むアルゴンイオンレーザであるのが更に好
ましい。例えば、レーザ１２は、長いコヒレンス長さ及
び高いビーム品質をもつ２４４ｎｍ波長の１００ｍＷ
ＣＷビーム１８を発生することができる。チューブ１９
は、ビーム１８を包囲し、外気流が波頭歪を生じるのを
防止するのに使用される。
子を形成するための本発明の装置を参照番号１０で一般
的に示している。この装置１０は、一般に、レーザ１２
と、回転段１４と、遠フィールドカメラ１６とを備えて
いる。レーザ１２は、紫外線ビーム１８を発生するのに
適した市場で入手できる連続波（ＣＷ）レーザであるの
が好ましい。レーザ１２は、倍周波数出力を発生するよ
うにレーザキャビティ内にベータ−硼酸バリウム（ＢＢ
Ｏ）結晶を含むアルゴンイオンレーザであるのが更に好
ましい。例えば、レーザ１２は、長いコヒレンス長さ及
び高いビーム品質をもつ２４４ｎｍ波長の１００ｍＷ
ＣＷビーム１８を発生することができる。チューブ１９
は、ビーム１８を包囲し、外気流が波頭歪を生じるのを
防止するのに使用される。
【０００７】半波長プレート２０は、ビーム１８の偏光
を９０°回転するためにレーザ１２と光学的に通信す
る。ビーム１８の極性の回転は、以下に述べる正しい高
周波数の縞パターンを形成するために必要とされる。ガ
リレイ望遠鏡２２は、ビーム１８を受け取るために半波
長プレート２０の下流に配置される。ガリレイ望遠鏡２
２は、ビーム拡張のための負のレンズ２４と、レーザ１
２から中心ビームを分離するためのアパーチャー２６
と、ビームを所望の直径にコリメートするための正のレ
ンズ２８とを含む。ここでは、１．６ｃｍ直径のビーム
が使用されるのが好ましい。ビーム１８から線焦点を形
成するためにガリレイ望遠鏡２２に対して受光関係で円
柱状レンズ３０が配置される。焦点距離１５ｃｍの円柱
状レンズがこの目的に特に良く適していると分かった。
を９０°回転するためにレーザ１２と光学的に通信す
る。ビーム１８の極性の回転は、以下に述べる正しい高
周波数の縞パターンを形成するために必要とされる。ガ
リレイ望遠鏡２２は、ビーム１８を受け取るために半波
長プレート２０の下流に配置される。ガリレイ望遠鏡２
２は、ビーム拡張のための負のレンズ２４と、レーザ１
２から中心ビームを分離するためのアパーチャー２６
と、ビームを所望の直径にコリメートするための正のレ
ンズ２８とを含む。ここでは、１．６ｃｍ直径のビーム
が使用されるのが好ましい。ビーム１８から線焦点を形
成するためにガリレイ望遠鏡２２に対して受光関係で円
柱状レンズ３０が配置される。焦点距離１５ｃｍの円柱
状レンズがこの目的に特に良く適していると分かった。
【０００８】プリズム３２は、円柱状レンズ３０から線
焦点を受け取るように回転段１４に接続される。プリズ
ム３２は、ＵＶグレードの溶融シリカで作られた２イン
チ型のプリズムであるのが好ましい。回転段１４は、ビ
ーム１８の入射角に対してプリズム３２を正確に回転す
るためにナノコントローラ３４と通信する。プリズム３
２を回転することによりブラッグ波長を変化させること
ができる。プラスチック包囲体３５は、波頭歪を最小に
するために光学系を収容する。図２を参照すれば、プリ
ズム３２が回転するところのピボット点３６は、プリズ
ム３２が格子間隔を変えるために回転されたときに線焦
点とファイバコアの適切な整列を確保する。以下に詳細
に述べるように、光ファイバブラッグ格子の自動的な製
造は、ピボット点３６を適切に選択することにより改善
される。適切な選択により、ピボット点３６は、新たな
ブラッグ波長へ切り換わるときにプリズム３２を並進移
動する必要性を軽減する。
焦点を受け取るように回転段１４に接続される。プリズ
ム３２は、ＵＶグレードの溶融シリカで作られた２イン
チ型のプリズムであるのが好ましい。回転段１４は、ビ
ーム１８の入射角に対してプリズム３２を正確に回転す
るためにナノコントローラ３４と通信する。プリズム３
２を回転することによりブラッグ波長を変化させること
ができる。プラスチック包囲体３５は、波頭歪を最小に
するために光学系を収容する。図２を参照すれば、プリ
ズム３２が回転するところのピボット点３６は、プリズ
ム３２が格子間隔を変えるために回転されたときに線焦
点とファイバコアの適切な整列を確保する。以下に詳細
に述べるように、光ファイバブラッグ格子の自動的な製
造は、ピボット点３６を適切に選択することにより改善
される。適切な選択により、ピボット点３６は、新たな
ブラッグ波長へ切り換わるときにプリズム３２を並進移
動する必要性を軽減する。
【０００９】再び図１を参照すれば、ナノコントローラ
３４は、コンピュータ即ち中央処理ユニット（ＣＰＵ）
３８と、モニタ４０と、キーボード４２とを含む。又、
ＣＰＵ３８は、専用キーボード４６を含むビーム診断シ
ステム４４とも通信する。以下に詳細に述べるように、
ナノコントローラ３４は、プリズム３２の角度を調整す
るための駆動信号を供給する。この調整は、ＣＰＵ３８
により制御される。光ファイバ４８は、ファイバ取付部
５０によりプリズム３２に隣接して固定される。図３ａ
−３ｃから明らかなように、ファイバ４８は、３軸並進
移動段５２に張力で保持され、３軸並進移動段５２は、
１ミクロンの調整分解能を有するのが好ましい。この調
整レベルが好ましい理由は、ファイバ４８のコア直径が
２ないし５ミクロン程度に小さいからである。最終並進
移動段５４は、ファイバ４８の一端５６を上下に移動
し、プリズム３２の２つの経路からの線焦点がファイバ
コアと一致するよう確保する。２つの線焦点により形成
される単一スリット回折パターンをファイバコアからず
れて回折するように調整することにより最終的な調整が
与えられる。
３４は、コンピュータ即ち中央処理ユニット（ＣＰＵ）
３８と、モニタ４０と、キーボード４２とを含む。又、
ＣＰＵ３８は、専用キーボード４６を含むビーム診断シ
ステム４４とも通信する。以下に詳細に述べるように、
ナノコントローラ３４は、プリズム３２の角度を調整す
るための駆動信号を供給する。この調整は、ＣＰＵ３８
により制御される。光ファイバ４８は、ファイバ取付部
５０によりプリズム３２に隣接して固定される。図３ａ
−３ｃから明らかなように、ファイバ４８は、３軸並進
移動段５２に張力で保持され、３軸並進移動段５２は、
１ミクロンの調整分解能を有するのが好ましい。この調
整レベルが好ましい理由は、ファイバ４８のコア直径が
２ないし５ミクロン程度に小さいからである。最終並進
移動段５４は、ファイバ４８の一端５６を上下に移動
し、プリズム３２の２つの経路からの線焦点がファイバ
コアと一致するよう確保する。２つの線焦点により形成
される単一スリット回折パターンをファイバコアからず
れて回折するように調整することにより最終的な調整が
与えられる。
【００１０】ファイバ４８に加えられる張力は、ファイ
バ取付部５０に取り付けられたゲージ５８に表示される
値を監視することによりセットされる。ファイバ４８に
加えられる特定に張力に対して波長のシフトが実現され
る。波長の位置決め設定を行うときには、この既知の量
が考慮される。２インチの溶融シリカプリズム３２の１
チップがカットされて１インチの面を形成することに注
意されたい。これは、張力のもとでのファイバ４８の垂
下を最小にする。又、ここで図１も参照すれば、ナノコ
ントローラ３４は、駆動信号をナノドライブ１００へ送
信し、該ナノドライブは、プリズム３２の角度を調整す
るように回転ドライブ１０４のモーメントアーム１０２
を移動する。ナノドライブ１００は、ＣＰＵ３８により
制御され、マイクロラジアン角度の間隔を与えるように
ナノドライブ１００をステップさせる。プリズム３２の
特定の角度は、以下に述べるようにブラッグ波長に必要
な角度にセットされる。
バ取付部５０に取り付けられたゲージ５８に表示される
値を監視することによりセットされる。ファイバ４８に
加えられる特定に張力に対して波長のシフトが実現され
る。波長の位置決め設定を行うときには、この既知の量
が考慮される。２インチの溶融シリカプリズム３２の１
チップがカットされて１インチの面を形成することに注
意されたい。これは、張力のもとでのファイバ４８の垂
下を最小にする。又、ここで図１も参照すれば、ナノコ
ントローラ３４は、駆動信号をナノドライブ１００へ送
信し、該ナノドライブは、プリズム３２の角度を調整す
るように回転ドライブ１０４のモーメントアーム１０２
を移動する。ナノドライブ１００は、ＣＰＵ３８により
制御され、マイクロラジアン角度の間隔を与えるように
ナノドライブ１００をステップさせる。プリズム３２の
特定の角度は、以下に述べるようにブラッグ波長に必要
な角度にセットされる。
【００１１】図１から明らかなように、光ファイバ４８
は、発光ダイオード（ＬＥＤ）６０と光学スペクトル分
析器６２との間に延びる。このように、プリズム３２を
介して光ファイバ４８により受け取られる放射は、ＬＥ
Ｄ６０で観察できる。又、格子が形成されている間に送
信スペクトルを分析器６２で監視して、ブラッグ格子の
波長及び反射率を確認することができる。このように、
所望の反射率を得ることができる。第１及び第２のミラ
ー６４及び６６は、プリズム３２と光学的に連通し、そ
こからの放射を受け取り及び反射する。第１及び第２の
ミラー６４及び６６は、この放射を遠フィールドカメラ
１６へ向ける。好ましくは、この遠フィールドカメラ１
６は、遠フィールドレンズ６８と、ＵＶ感知の電荷結合
デバイス（ＣＣＤ）カメラ７０とを含む。このＣＣＤカ
メラ７０は、整列中にプリズムの角度をセットするのに
使用される。ＣＣＤカメラ７０からの像は、ビーム診断
システム４４に入力され、このシステムは、所定の角度
を得るための駆動情報をナノコントローラ３４に与え
る。
は、発光ダイオード（ＬＥＤ）６０と光学スペクトル分
析器６２との間に延びる。このように、プリズム３２を
介して光ファイバ４８により受け取られる放射は、ＬＥ
Ｄ６０で観察できる。又、格子が形成されている間に送
信スペクトルを分析器６２で監視して、ブラッグ格子の
波長及び反射率を確認することができる。このように、
所望の反射率を得ることができる。第１及び第２のミラ
ー６４及び６６は、プリズム３２と光学的に連通し、そ
こからの放射を受け取り及び反射する。第１及び第２の
ミラー６４及び６６は、この放射を遠フィールドカメラ
１６へ向ける。好ましくは、この遠フィールドカメラ１
６は、遠フィールドレンズ６８と、ＵＶ感知の電荷結合
デバイス（ＣＣＤ）カメラ７０とを含む。このＣＣＤカ
メラ７０は、整列中にプリズムの角度をセットするのに
使用される。ＣＣＤカメラ７０からの像は、ビーム診断
システム４４に入力され、このシステムは、所定の角度
を得るための駆動情報をナノコントローラ３４に与え
る。
【００１２】遠フィールドレンズ６８は、カメラ７０に
放射を収束するために１ｍの焦点距離を有するのが好ま
しい。従って、遠フィールドカメラ１６は、調整なしに
１８．５ｎｍの同調範囲を感知する。更に、カメラ７０
を移動することにより更に大きな捕獲範囲を得ることが
できる。これは、調整の前に所望の波長を決定すること
により校正を失わずに達成されるのが好ましい。図５及
び５を参照すれば、プリズム３２は、１３００ｎｍのブ
ラッグ格子を書き込むのに適した第１位置と、１５５０
ｎｍのブラッグ格子を書き込むのに適した第２位置とで
示されている。これらの波長は、通信業界で特に関心の
あるものである。しかしながら、本発明は、他の波長範
囲内のブラッグ格子を書き込むのにも適していることに
注意されたい。更に、ここに述べる特定の波長は、波長
の領域を表し、それ故、ここに示された特定の波長に制
限されないことを理解されたい。上記のように、プリズ
ム３２は、これを予め選択されたピボット点３６の周り
で回転することにより新たなブラッグ波長位置へ移動す
ることができる。しかしながら、ピボット点３６が適切
に選択されない場合には、最適な整列を維持するように
プリズム３２を並進移動しなければならない。
放射を収束するために１ｍの焦点距離を有するのが好ま
しい。従って、遠フィールドカメラ１６は、調整なしに
１８．５ｎｍの同調範囲を感知する。更に、カメラ７０
を移動することにより更に大きな捕獲範囲を得ることが
できる。これは、調整の前に所望の波長を決定すること
により校正を失わずに達成されるのが好ましい。図５及
び５を参照すれば、プリズム３２は、１３００ｎｍのブ
ラッグ格子を書き込むのに適した第１位置と、１５５０
ｎｍのブラッグ格子を書き込むのに適した第２位置とで
示されている。これらの波長は、通信業界で特に関心の
あるものである。しかしながら、本発明は、他の波長範
囲内のブラッグ格子を書き込むのにも適していることに
注意されたい。更に、ここに述べる特定の波長は、波長
の領域を表し、それ故、ここに示された特定の波長に制
限されないことを理解されたい。上記のように、プリズ
ム３２は、これを予め選択されたピボット点３６の周り
で回転することにより新たなブラッグ波長位置へ移動す
ることができる。しかしながら、ピボット点３６が適切
に選択されない場合には、最適な整列を維持するように
プリズム３２を並進移動しなければならない。
【００１３】図４に示すように、プリズム３２は、１５
５０ｎｍのブラッグ格子を書き込むのに適した位置にあ
る。明らかなように、ＵＶ書き込みビームの中心軸７２
は、プリズム３２の傾斜面７４に入射する。プリズム３
２の傾斜面７４に対するＵＶビーム１８の入射角θの特
定の関係は、次の数１の式で表される。
５０ｎｍのブラッグ格子を書き込むのに適した位置にあ
る。明らかなように、ＵＶ書き込みビームの中心軸７２
は、プリズム３２の傾斜面７４に入射する。プリズム３
２の傾斜面７４に対するＵＶビーム１８の入射角θの特
定の関係は、次の数１の式で表される。
【数１】 但し、ｎ０＝ブラッグ波長におけるファイバコアの屈折
率、 ｎ＝ＵＶ波長（２４４ｎｍ）におけるプリズムの屈折
率、 θ＝入射角、 λｕｖ＝ＵＶ光の波長、そして λＢ＝ブラッグ波長、 である。
率、 ｎ＝ＵＶ波長（２４４ｎｍ）におけるプリズムの屈折
率、 θ＝入射角、 λｕｖ＝ＵＶ光の波長、そして λＢ＝ブラッグ波長、 である。
【００１４】ここに示す実施形態では、ＵＶビーム１８
は、プリズム３２に入るときに屈折し、中心軸７２は、
プリズム３２の頂点７６へと移動する。ビーム１８の左
部分７８は、内部全反射によりプリズム３２の側面８０
から反射し、一方、ビーム１８の右部分８２は、プリズ
ム３２の底縁８４へと直進する。底縁８４において、ビ
ーム１８の右部分８２は、ビーム１８の左部分７８に重
畳し、ブラッグ格子の書き込みに必要な高い縞周波数の
干渉像８６を形成する。ビーム１８の中心軸７２がプリ
ズム３２の頂点７６に交差しないときには、ビームの重
畳が非対称となることが明らかである。即ち、ビーム１
８の左部分７８又は右部分８２が、ビーム１８の他の半
部分８２、７８と同じ空間的な広がりをもたなくなる。
ブラッグ波長を変更するように最適なピボット点３６の
周りでプリズム３２を回転することにより対称的な重畳
が確保される。プリズム３２の並進移動は、不適切なピ
ボット点３６の周りで回転が行われる場合にＵＶ書き込
みビーム１８の左部分７８及び右部分８２の対称的な重
畳を達成するために必要とされる。
は、プリズム３２に入るときに屈折し、中心軸７２は、
プリズム３２の頂点７６へと移動する。ビーム１８の左
部分７８は、内部全反射によりプリズム３２の側面８０
から反射し、一方、ビーム１８の右部分８２は、プリズ
ム３２の底縁８４へと直進する。底縁８４において、ビ
ーム１８の右部分８２は、ビーム１８の左部分７８に重
畳し、ブラッグ格子の書き込みに必要な高い縞周波数の
干渉像８６を形成する。ビーム１８の中心軸７２がプリ
ズム３２の頂点７６に交差しないときには、ビームの重
畳が非対称となることが明らかである。即ち、ビーム１
８の左部分７８又は右部分８２が、ビーム１８の他の半
部分８２、７８と同じ空間的な広がりをもたなくなる。
ブラッグ波長を変更するように最適なピボット点３６の
周りでプリズム３２を回転することにより対称的な重畳
が確保される。プリズム３２の並進移動は、不適切なピ
ボット点３６の周りで回転が行われる場合にＵＶ書き込
みビーム１８の左部分７８及び右部分８２の対称的な重
畳を達成するために必要とされる。
【００１５】図５は、１３００ｎｍのブラッグ格子を書
き込むためにビーム経路に対して配置されたプリズム３
２ａを示す。明らかなように、ＵＶ書き込みビーム１８
の中心軸７２は、プリズム３２ａの斜面７４ａに入射す
る。更に、ビーム１８の左部分７８は、プリズム３２ａ
の側面８０ａで反射し、そしてプリズム３２ａの底縁８
４ａにおいてビーム１８の右部分８２と重畳し、必要と
される高い縞周波数の干渉像８６を形成する。
き込むためにビーム経路に対して配置されたプリズム３
２ａを示す。明らかなように、ＵＶ書き込みビーム１８
の中心軸７２は、プリズム３２ａの斜面７４ａに入射す
る。更に、ビーム１８の左部分７８は、プリズム３２ａ
の側面８０ａで反射し、そしてプリズム３２ａの底縁８
４ａにおいてビーム１８の右部分８２と重畳し、必要と
される高い縞周波数の干渉像８６を形成する。
【００１６】図６を参照すれば、図４のプリズム３２及
び光線路が図５のプリズム３２ａ及び光線路に重畳され
て、ＵＶビーム１８が共通になっている。又、この図
は、１３００ｎｍ及び１５５０ｎｍの両方においてブラ
ッグ格子を書き込むためにプリズム３２が回転されると
ころのピボット点３６も示している。これを達成するた
めに、プリズム３２の角８８ａ、８８ｂ、８８ｃが、他
のプリズム３２ａの対応する角９０ａ、９０ｂ、９０ｃ
にグラフ的に接続されている。各接続線の垂直２等分線
９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、プリズム３２の内部に向か
って延びる。３つの垂直２等分線９２ａ、９２ｂ、９２
ｃの交点９４が、最適なピボット点３６を位置決めす
る。垂直２等分線９２ａが図７に詳細に示されている。
び光線路が図５のプリズム３２ａ及び光線路に重畳され
て、ＵＶビーム１８が共通になっている。又、この図
は、１３００ｎｍ及び１５５０ｎｍの両方においてブラ
ッグ格子を書き込むためにプリズム３２が回転されると
ころのピボット点３６も示している。これを達成するた
めに、プリズム３２の角８８ａ、８８ｂ、８８ｃが、他
のプリズム３２ａの対応する角９０ａ、９０ｂ、９０ｃ
にグラフ的に接続されている。各接続線の垂直２等分線
９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、プリズム３２の内部に向か
って延びる。３つの垂直２等分線９２ａ、９２ｂ、９２
ｃの交点９４が、最適なピボット点３６を位置決めす
る。垂直２等分線９２ａが図７に詳細に示されている。
【００１７】プリズム３２は、１３００ｎｍのブラッグ
格子の位置又は１５５０ｎｍのブラッグ格子の位置に選
択的に位置設定するようにピボット点３６の周りで回転
される。ＵＶビーム１８に沿った軸方向位置は、２つの
位置に対するプリズム３２内の経路長さの差が受け入れ
られて、ビーム１８の円柱状焦点がプリズム３２の底縁
８４のすぐ外側に留まるように選択される。これは、ビ
ーム１８の円柱状焦点が光ファイバ４８（図１）のコア
に接触するよう確保する。
格子の位置又は１５５０ｎｍのブラッグ格子の位置に選
択的に位置設定するようにピボット点３６の周りで回転
される。ＵＶビーム１８に沿った軸方向位置は、２つの
位置に対するプリズム３２内の経路長さの差が受け入れ
られて、ビーム１８の円柱状焦点がプリズム３２の底縁
８４のすぐ外側に留まるように選択される。これは、ビ
ーム１８の円柱状焦点が光ファイバ４８（図１）のコア
に接触するよう確保する。
【００１８】図８には、円柱状レンズ３０及びプリズム
３２が詳細に示されている。線焦点をファイバ４８と適
切に整列するように確保するために、円柱状レンズ３０
をビーム１８に対して回転することが必要である。これ
を行うために、円柱状レンズ３０は、ビーム１８に対し
て非直角となるよう回転され、線焦点をプリズム３２の
斜面７４に平行にすると共に、ファイバ４８に一致させ
るようにする。これはプリズム３２の底縁８４に適切に
整合された干渉を確保し、ファイバ４８のコアに高い空
間周波数の干渉像８６を生じさせると共に、光ファイバ
ブラッグ格子を形成するのに必要な空間的に変調された
ＵＶ光線を形成する。
３２が詳細に示されている。線焦点をファイバ４８と適
切に整列するように確保するために、円柱状レンズ３０
をビーム１８に対して回転することが必要である。これ
を行うために、円柱状レンズ３０は、ビーム１８に対し
て非直角となるよう回転され、線焦点をプリズム３２の
斜面７４に平行にすると共に、ファイバ４８に一致させ
るようにする。これはプリズム３２の底縁８４に適切に
整合された干渉を確保し、ファイバ４８のコアに高い空
間周波数の干渉像８６を生じさせると共に、光ファイバ
ブラッグ格子を形成するのに必要な空間的に変調された
ＵＶ光線を形成する。
【００１９】図９及び１０を参照すれば、適切な干渉を
確保するための円筒状レンズ３０の正確な角度は、光線
追跡図により決定される。図９には、１３１５ｎｍのブ
ラッグ波長に対するプリズム３２及び円柱状レンズ３０
の角度が示されている。同様に、１５４６ｎｍのブラッ
グ波長に対するプリズム３２及び円柱状レンズ３０の角
度が図１０に示されている。しかしながら、ＵＶビーム
１８の左部分７８及び右部分８２の重畳を最適化するた
めに、円柱状レンズ３０の回転により、回転段１４（図
１）を既知の僅かな量だけ並進移動させる必要があるこ
とに注意されたい。
確保するための円筒状レンズ３０の正確な角度は、光線
追跡図により決定される。図９には、１３１５ｎｍのブ
ラッグ波長に対するプリズム３２及び円柱状レンズ３０
の角度が示されている。同様に、１５４６ｎｍのブラッ
グ波長に対するプリズム３２及び円柱状レンズ３０の角
度が図１０に示されている。しかしながら、ＵＶビーム
１８の左部分７８及び右部分８２の重畳を最適化するた
めに、円柱状レンズ３０の回転により、回転段１４（図
１）を既知の僅かな量だけ並進移動させる必要があるこ
とに注意されたい。
【００２０】図６ないし１０に示すように、ピボット点
３６の周りでのプリズム３２の回転は、１５５０ｎｍ及
び１３００ｎｍの領域においてブラッグ格子を書き込み
するときに有効である。しかしながら、しかしながら、
円柱状レンズ３０が１３００ｎｍから１５５０ｎｍへ波
長領域を変化するときに光学角度に回転された場合に
は、プリズム３２をＵＶビーム１８の方向に垂直に並進
移動することにより重畳を最適なものにしなければなら
ない。しかしながら、実際には、１３００ｎｍと１５５
０ｎｍの格子を書き込むための理想的な位置間の中間で
ある円筒状レンズ３０の妥協位置が選択される。このよ
うに、１３００ｎｍから１５５０ｎｍへの全領域にわた
り並進移動が要求されるのではない。円筒状レンズ３０
の妥協位置は、プリズム方法に典型的な鋭い半ガウスプ
ロファイルを柔軟にするという効果を追加する。この柔
軟なプロファイルは、優れたサイドローブ抑制を生じ
る。
３６の周りでのプリズム３２の回転は、１５５０ｎｍ及
び１３００ｎｍの領域においてブラッグ格子を書き込み
するときに有効である。しかしながら、しかしながら、
円柱状レンズ３０が１３００ｎｍから１５５０ｎｍへ波
長領域を変化するときに光学角度に回転された場合に
は、プリズム３２をＵＶビーム１８の方向に垂直に並進
移動することにより重畳を最適なものにしなければなら
ない。しかしながら、実際には、１３００ｎｍと１５５
０ｎｍの格子を書き込むための理想的な位置間の中間で
ある円筒状レンズ３０の妥協位置が選択される。このよ
うに、１３００ｎｍから１５５０ｎｍへの全領域にわた
り並進移動が要求されるのではない。円筒状レンズ３０
の妥協位置は、プリズム方法に典型的な鋭い半ガウスプ
ロファイルを柔軟にするという効果を追加する。この柔
軟なプロファイルは、優れたサイドローブ抑制を生じ
る。
【００２１】従って、図１１に示すように、プリズム３
２のピボット点３６は、ある波長領域から別の波長領域
へ、例えば、１３００ｎｍから１５００ｎｍへ変更する
ときに有効に保持される。従って、ブラッグの中心波長
の正確な制御に伴い高品質のブラッグ格子を日常的に製
造することができる。更に、異なる波長で書き込むため
に公知システムに必要とされた装置要素の飽き飽きする
ような再整列は軽減される。以上の説明から、当業者で
あれば、本発明の広範な技術が種々の形態で実施できる
ことが明らかであろう。それ故、本発明を特定の実施形
態について説明したが、添付図面、それを参照した説
明、及び特許請求の範囲から、他の変更や修正が当業者
に明らかであろうから、本発明は、上記の説明に限定さ
れるものではない。
２のピボット点３６は、ある波長領域から別の波長領域
へ、例えば、１３００ｎｍから１５００ｎｍへ変更する
ときに有効に保持される。従って、ブラッグの中心波長
の正確な制御に伴い高品質のブラッグ格子を日常的に製
造することができる。更に、異なる波長で書き込むため
に公知システムに必要とされた装置要素の飽き飽きする
ような再整列は軽減される。以上の説明から、当業者で
あれば、本発明の広範な技術が種々の形態で実施できる
ことが明らかであろう。それ故、本発明を特定の実施形
態について説明したが、添付図面、それを参照した説
明、及び特許請求の範囲から、他の変更や修正が当業者
に明らかであろうから、本発明は、上記の説明に限定さ
れるものではない。
【図１】ブラッグの中心波長を正確に制御して光ファイ
バブラッグ格子を製造するための本発明による装置の概
略上面図である。
バブラッグ格子を製造するための本発明による装置の概
略上面図である。
【図２】図１の２−２線に沿ったプリズム及び回転段の
詳細な図である。
詳細な図である。
【図３ａ】図１の光ファイバ取付部及び回転段を示す図
である。
である。
【図３ｂ】図１の光ファイバ取付部及び回転段を示す図
である。
である。
【図３ｃ】図１の光ファイバ取付部及び回転段を示す図
である。
である。
【図４】本発明により１５５０ｎｍのブラッグ格子を書
き込むためのプリズム及びビーム経路を示す図である。
き込むためのプリズム及びビーム経路を示す図である。
【図５】本発明により１３００ｎｍのブラッグ格子を書
き込むためのプリズム及びビーム経路を示す図である。
き込むためのプリズム及びビーム経路を示す図である。
【図６】図４のプリズム及びビーム経路を図５のプリズ
ム及びビーム経路に重畳した図であって、一致するＵＶ
ビーム中心経路及び最適なピボット点を含む図である。
ム及びビーム経路に重畳した図であって、一致するＵＶ
ビーム中心経路及び最適なピボット点を含む図である。
【図７】図６の７−７線に沿った垂直２等分線を詳細に
示す図である。
示す図である。
【図８】高周波数の干渉像を形成するように重畳する入
射ＵＶビームの多数の線及び経路を示す図である。
射ＵＶビームの多数の線及び経路を示す図である。
【図９】１５００ｎｍブラッグ波長に対する円柱状レン
ズの角度及びそれに対応するプリズムの角度を示す図で
ある。
ズの角度及びそれに対応するプリズムの角度を示す図で
ある。
【図１０】１３００ｎｍブラッグ波長に対する円柱状レ
ンズの角度及びそれに対応するプリズムの角度を示す図
である。
ンズの角度及びそれに対応するプリズムの角度を示す図
である。
【図１１】図示された入射角度に対する最適なプリズム
ピボット点を示す図である。
ピボット点を示す図である。
１０ 光ファイバブラッグ格子を形成する装置 １２ レーザ １４ 回転段 １６ 遠フィールドカメラ １８ 紫外線ビーム ２０ 半波長プレート ２２ ガリレイ望遠鏡 ２４ 負のレンズ ２６ アパーチャー ２８ 正のレンズ ３０ 円柱状レンズ ３２ プリズム ３４ ナノコントローラ ３６ ピボット点 ３８ ＣＰＵ ４０ モニタ ４２ キーボード ４４ ビーム診断システム ４８ 光ファイバ ５０ ファイバ取付部 ５４ 最終的な並進移動段 ６０ ＬＥＤ ６２ 光学スペクトル分析器 ６４、６６ ミラー ６８ 遠フィールドレンズ ７０ ＣＣＤカメラ
Claims (20)
- 【請求項１】 ある範囲のブラッグ波長にわたり光ファ
イバブラッグ格子を書き込むための装置において、 紫外線ビームを発生するレーザと、 上記ビームがプリズムの斜面に入射するように上記レー
ザの下流に配置されたプリズムと、 上記ビームの線焦点を上記プリズムの斜面に平行に整列
するように上記レーザと上記プリズムとの間に介在され
た円柱状レンズと、 上記プリズムに接続され、上記ビームの入射角に対して
予め選択されたピボット点のまわりで上記プリズムを回
転し、上記範囲内で上記ブラッグ波長を変化させるため
の回転段と、 上記プリズムの底縁付近に配置され、上記ビームから上
記プリズムにより形成された高い縞周波数の干渉像をコ
ア部分で受け取るための光ファイバとを備え、上記高い
縞周波数の干渉像が上記ブラッグ格子をそこに書き込む
ことを特徴とする装置。 - 【請求項２】 上記入射角を監視するために上記プリズ
ムと光学的に連通する遠フィールドカメラを更に備えた
請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 上記プリズムの上記底縁付近に上記ファ
イバを固定するためのファイバ取付部を更に備え、この
ファイバ取付部は、上記線焦点に対して上記コアの位置
を調整するための３軸並進移動段を含む請求項１に記載
の装置。 - 【請求項４】 上記ビームの偏光を９０°回転するため
に上記レーザと上記円柱状レンズとの間に介在された半
波長プレートを更に備えた請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 上記ビームの直径を所定サイズに変更す
るために上記レーザと上記円柱状レンズとの間に介在さ
れたガリレイ望遠鏡を更に備えた請求項１に記載の装
置。 - 【請求項６】 上記ブラッグ格子が形成される間に上記
コアの波長及び反射率を監視するために上記光ファイバ
の第１端に接続された光学スペクトル分析ダイオードを
更に備えた請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】 上記ビームに対して上記プリズムを正確
に回転するために上記回転段に作動的に接続されたナノ
コントローラを更に備えた請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】 上記ピボット点は、１５５０ｎｍのブラ
ッグ格子を書き込むための第１の向きと、１３００ｎｍ
のブラッグ格子を書き込むための第２の向きとの間で上
記プリズムを回転するところの位置に配置される請求項
１に記載の装置。 - 【請求項９】 上記レーザは、更に、倍周波数出力を発
生するためのベータ−硼酸バリウム結晶を含むアルゴン
イオンレーザである請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】 上記ビームは、更に、２４４ｎｍ波長
の１００ｍＷ連続波ビームである請求項１に記載の装
置。 - 【請求項１１】 上記プリズムは、更に、１インチ面を
形成するように１つのチップが除去された２インチ型の
溶融シリカプリズムである請求項１に記載の装置。 - 【請求項１２】 上記円柱状レンズは、更に、焦点距離
が１５ｃｍの円柱状レンズである請求項１に記載の装
置。 - 【請求項１３】 上記遠フィールドカメラは、更に、 焦点距離が１メータの遠フィールドレンズと、 上記遠フィールドレンズにより収束された放射を受け取
るための紫外線感知の電荷結合デバイスと、を備えた請
求項２に記載の装置。 - 【請求項１４】 上記ファイバ取付部は、更に、上記線
焦点を上記ファイバのコアに整列するために上記ファイ
バの一端を上記プリズムに対して垂直に移動する最終的
な並進移動段を含む請求項３に記載の装置。 - 【請求項１５】 上記ファイバ取付部は、更に、上記フ
ァイバに付与される張力に基づいて上記ブラッグ波長を
シフトするためのテンション部材を含む請求項３に記載
の装置。 - 【請求項１６】 上記ガリレイ望遠鏡は、更に、 上記ビームの直径を拡大するためのビーム拡散器と、 上記ビームを所定の直径に維持するためのコリメートレ
ンズと、を含む請求項５に記載の装置。 - 【請求項１７】 上記予め選択された直径は、１．６ｃ
ｍに等しい請求項１６に記載の装置。 - 【請求項１８】 上記ナノコントローラは、更に、ビー
ム診断システムに作動的に接続されたコンピュータを含
む請求項７に記載の装置。 - 【請求項１９】 ある範囲のブラッグ波長にわたり光フ
ァイバブラッグ格子を書き込むための方法において、 紫外線ビームを発生するレーザを選択し、 上記ビームがプリズムの斜面に入射するように上記レー
ザの下流にプリズムを配置し、 上記ビームの線焦点を上記プリズムの斜面に平行に整列
するように上記レーザと上記プリズムとの間に円柱状レ
ンズを介在し、 上記ビームの入射角に対して予め選択されたピボット点
の周りで上記プリズムを回転して上記範囲内で上記ブラ
ッグ波長を変化させるために上記プリズムに回転段を接
続し、 上記ビームから上記プリズムにより形成された高い縞周
波数の干渉像をコア部分で受け取るように上記プリズム
の底縁付近に光ファイバを固定し、上記の高い縞周波数
の干渉像は、上記ブラッグ格子をそこに書き込み、そし
て上記線焦点を上記ファイバの上記コア部分に整列する
ように上記プリズムに対して放射受け取り関係で遠フィ
ールドカメラを配置する、という段階を含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項２０】 上記プリズムの上記底縁付近に上記フ
ァイバを固定するためのファイバ取付部を更に設け、該
ファイバ取付部は、上記線焦点に対して上記コアの位置
を調整するための３軸並進移動段を含む請求項１９に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/871,420 US6093927A (en) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | Automated precision wavelength control for fiber optic Bragg grating writing |
| US08/871420 | 1997-06-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH116926A true JPH116926A (ja) | 1999-01-12 |
| JP3192630B2 JP3192630B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=25357403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15597098A Expired - Fee Related JP3192630B2 (ja) | 1997-06-09 | 1998-06-04 | 光ファイバブラッグ格子書き込みのための自動高精度波長制御装置及び方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6093927A (ja) |
| EP (1) | EP0884612A3 (ja) |
| JP (1) | JP3192630B2 (ja) |
| KR (1) | KR19990006471A (ja) |
| TW (1) | TW350035B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2007519940A (ja) * | 2003-09-26 | 2007-07-19 | ピーディー−エルディー、インク． | ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子の製造方法 |
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| KR100342191B1 (ko) | 1999-03-11 | 2002-06-27 | 윤종용 | 미소굴곡에 의한 광섬유 격자 제작장치 및 그 방법 |
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- 1997-06-09 US US08/871,420 patent/US6093927A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-04-21 TW TW087106084A patent/TW350035B/zh active
- 1998-04-27 EP EP98107619A patent/EP0884612A3/en not_active Withdrawn
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