KR20010102214A - 수소 또는 중수소로 유리를 감광화하는 방법 및 이로부터제조된 도파관 - Google Patents

수소 또는 중수소로 유리를 감광화하는 방법 및 이로부터제조된 도파관 Download PDF

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글렌 이. 콘케
대니 더블유. 나이팅게일
피터 지. 위글리
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알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
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Abstract

도파관을 형성하는데 유용한 유리의 감광성을 증가시키는 방법, 여기서, 도파관 재료는 도파관 재료의 외부로 수소 또는 중수소의 확산 후 영속적인 UV 감광성을 나타낸다. 피복층(26)과 제거된 중합성 코팅부의 일부를 갖는 광도파관 섬유(22)는 수소 또는 중수소로 로드되어 관련 기준 굴절률을 갖는 도파관 코어(24)를 형성한다. 노출된 섬유 도파관의 적어도 일부는 UV 선에 노출되어 굴절률에서 변화를 유도하고, 수소 또는 중수소 기체를 외부로 확산하고, 굴절률 변화를 안정화하도록 어닐링된다. 생성 도파관 섬유는 충분한 UV 감도를 보유하고 또한, 회절 격자 형성 등의 굴절률에서 변화를 가능하게 한다. 이 공정은 회절 격자 디바이스를 생성하고, 최적 강도 또는 도파관 특성에 대한 회절 격자를 수정 또는 조정하고, 도파관 감도의 정확한 공간적 제어를 제공하는데 유용하다.

Description

수소 또는 중수소로 유리를 감광화하는 방법 및 이로부터 제조된 도파관{Methods of photosensitizing glasses with hydrogen or deuterium and waveguides resulting therefrom}
광도파관에서 자외선(UV) 유도 굴절율 변화에 의해 생성된 회절 격자는 종래 공지되어 있다. 대체로, 이 회절 격자는 두 가지로 구분된다. 장기 회절 격자(LPG)로 공지된 제1 분류군의 회절 격자는 진폭 마스크를 통하여 UV 노출에 의해 일반적으로 형성된다. 단기 회절 격자 또는 섬유 브래그 회절 격자(fiber Bragg grating: FBG)로 알려진 제 2 분류군은 대체로 두 가지-빛살 간섭(beam interference)을 사용하여 형성된다. 대체로, 두 가지-빛살 간섭을 얻기 위한 상 마스크의 사용이 현재 광도파관에 FBG를 "기록"하는 바람직한 방법으로 알려져 있다. 이들 회절 격자의 종류들에 대해, 회절 격자의 강도(즉, UV에 노출 전 광도파관 굴절률에 대한 UV노출 후 굴절률에서 변화)는 특히 광도파관의 감광성에 의존한다는 것이 확인되었다.
각각 광전자 소자 및 다른 원거리통신 시스템의 장치에 사용되는 평면의 도파관과 광도파관 섬유에 일반적으로 사용되는 도핑 실리카 유리 중에 대체로 회절 격자가 형성된다. UV 방사선에 대한 이들 도핑 실리카 유리를 함유하는 광도파관의 감광성은 수소 처리로 증가될 수 있는 것이 확인되었다. 일찌기 제안된 H2증감화는 비교적 높은 온도, 대체로 적어도 400℃에서 H2에 게르마니아 도핑 실리카 유리를 노출하는 것을 포함한다. 이 높은 온도는 다른 도판트(dopant)를 함유하는 다른 광도파관 섬유와 게르마니아 도핑 광도파관 섬유에 유해한 것이 증명되었다. 광도파관 섬유는 대체로 드로어 과정의 일부로서 중합 코팅 재료로 코팅된다는 면에서, 이 높은 온도는 섬유 코팅을 파괴하거나 적어도 심한 손상을 주는 것이 확인되었다. 또한, 높은 온도 증감화 처리는 대체로 섬유와 관련된 저하를 증가시키고, 섬유 자체를 약하시키거나 이들 중 하나를 초래한다. 이들 단점의 면에서, 개선된 H2로딩(loading) 기술이 개발되었다. 따라서, 표준 광도파관 재료의 감광 반응이 크게 증가되었다.
그러한 기술에서, SiO2계 광도파관은 수 일 또는 수 주 동안 낮은 온도(250℃ 이하)에서 H2분위기(1기압 이상의 부분압력)에 노출되어 H2는 광도파관에 확산한다. 광도파관의 조사부의 굴절률을 증가시키기 위해 H2로드된 광도파관이 UV 선에 노출되어 회절 격자를 형성한다. 5 ×10-5또는 10-4의 크기에 대한 표준 굴절률 변화는 이 기술을 사용하는 실용적 장치로 이루어질 수 있는 반면, 10-2의 높은 굴절률 변화는 보다 낮은 실용적 적용을 갖는 특정 섬유에 대해 기록되어 있다. 도파관이 가열되지 않으면 실질적으로 계속해서 지속할 수 있고, 적어도 변화의 상당한 부분이 적절한 온도(예컨대, 400℃ 이하)로 남아 있는 것이 확인되었다.
더욱 최근의 발달에서, 게르마니아 도핑 광도파관 섬유의 굴절률이 수소로 처리하고, 열을 가하여 증가될 수 있는 것이 확인되었다. 유리는 충분한 수소가 섬유로 확산될 때까지 14-11,000 p.s.i. 범위의 압력과 21 내지 150℃ 온도에서 수소에 노출된다. 섬유는 제 2 또는 그 이전의 기간 동안 불꽃 또는 적외선을 사용하여 약 500℃ 이상에서 가열된다. 이 기술은 표준 굴절률의 실질적이고 장기간 증가를 초래한다. 단일 방식 게르마니아 도핑 광도파관 섬유의 불꽃 가열은 4 ×10-3의 표준 굴절률 변화 (△n/n)를 생성한다.
상기 기술은 모두 필요한 광도파관 감광성을 제공하기 위해 수소 로드에 의존한다. 일단 로드되면, 도파관은 도파관의 굴절률을 변화시키기 위해 UV 선 또는 열에 노출된다. 굴절률 변화를 안정화하기 위한 어닐링을 제외하고는, 상기 기술에 의해 다른 처리 단계가 고려되지 않았다. 따라서, 이들 기술로 생성된 디바이스는 이들 중의 섬유 기하하적 형태 및/또는 섬유 내재 감광성에서 변화에 의한 실질적으로 다양할 수 있는 굴절률 특성을 갖는다. 따라서, 상기 기술은 상당한 굴절률 변화를 생성할 수 있을 지라도, 이들 변화의 정밀함을 제어할 수 없다. 결과로, 상기 기술에 의해 생성된 일부의 디바이스만이 그들이 추가 처리 없이 사용되는 시스템의 필요와 요구를 적절히 충족시킬 수 있다.
이는 특히 회절 격자 디바이스에 유효하다. FBG 디바이스에 대해, 예컨대, 상기 H2로드 기술은 단지 소정의 파장 또는 파장들을 선택적으로 제거하기 위해 적절한 수율을 갖는 충분한 정밀함이 부족하다. LPG 디바이스에 대해, 중심 파장에서 변화는 낮은 수율의 허용가능한 디바이스를 생성한다.
이전의 관점에서, 허용가능한 회절 격자 수율을 증가시키면서 회절 격자 제조 공정을 단순화시키는 광도파관의 UV 감광성을 증가시키는 방법에 대한 요구가 있다. 또한, 굴절률에서 상당한 변화가 도파관을 추가 방사선 처리에 노출하여 이루어질 수 있는 로드 기체의 확산이 따르는 상당한 감광성을 보유하는 광도파관에 대한 요구가 있다. 또한, 미크론에 따른 공간적 스케일로 광도파관의 감광성을 제어하는 방법에 대한 요구가 있다.
본 발명은 일반적으로 광도파관의 감광성을 증가시키는 것으로, 더욱 상세하게는 자외선 등의 방사선에 대한 광도파관 감광성을 증가시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 광범위하게 적용되는데, 특히, 광도파관에 영속적인 자외선 감광성을 제공하고, 도파관의 굴절률 프로파일을 조정하는데 매우 적절하다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 범람 노출 단계의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 FBG 기록 단계의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태의 LPG 기록 단계의 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실시형태의 범람 노출 단계의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 분산 이동동 섬유에 기록된 LPG에 대한 범람 노출 시간에 따른 파장에서 스펙트럼 변동을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 분산 이동 섬유에 기록된 LPG에 대한 범람 노출 시간에 따른 파장 이동을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 UV 범람 노출 CS-980 섬유에 기록된 FBG의 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 CS-980 섬유에 기록된 FBG에 대한 범람노출 시간의 함수로서 UV 유도 굴절률을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 SMF-28 섬유에 기록된 FBG에 대한 범람 노출 시간의 함수로서 UV 유도 굴절률을 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 샘플된 FBG 회절 격자 디바이스의 반사율 스펙트럼을 도시한다.
본 발명의 한 관점은 기준 굴절률을 형성하도록 H2또는 D2로 광도파관을 로드하고, 기준 굴절률에서 변화를 유도하기 위해 로드된 광도파관의 적어도 일부를 방사선으로 처리하고, 로드된 광도파관으로부터 기체를 확산하는 단계들을 포함하는 광도파관의 감광성을 증가시키는 방법에 관한 것으로, 광도파관은 연속하는 처리로 기준 굴절률에서 유도된 변화에 대해 10-5이상의 굴절률을 생성하기에 충분한 UV 감광성을 보유한다.
본 발명의 다른 관점은 확산 단계 후, 광도파관에서 회절 격자를 기록하는 것에 관한 것이다. LPG 디바이스 및 FBG 디바이스 등의 회절 격자는 종래 일반적으로 적용된 기술을 사용하여 광도파관에 기록될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 H2또는 D2기체로 광도파관을 로드하는 단계, 로드된 광도파관의 적어도 일부를 방사선으로 조사하여 로드된 광도파관에서 회절 격자를 기록하는 단계, 로드된 광도파관으로부터 기체를 확산하는 단계 및 로드된 광도파관의 적어도 일부를 UV 선에 노출하여 회절 격자의 굴절률에서 변화를 유도하는 단계들을 포함하는 회절 격자를 조정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 관점은 상기 조사 단계가 진폭 마스크를 통하여 UV 선을 통과하여 광도파관 내에 LPG 디바이스를 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 관점은 상기 조사 단계가 상 마스크를 통하여 UV 선을 통과하여 광도파관에 FBG 디바이스를 형성하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 종래 공지된 다른 방법들 보다 많은 이점을 생성한다. 예컨대, 본 발명의 방법은 로드 기체가 광도파관으로부터 확산된 후, 영속적인 UV 감광성을 갖는 광도파관을 제조한다. 따라서, 충분히 강하고, 더 이상 로드 기체를 함유하지 않는 광도파관에서 소정의 특성을 갖는 회절 격자 디바이스를 기록하는 것이 가능하다. 결과로, 상기 회절 격자 기록 공정이 로드 기체의 이른 확산의 문제가 적어진다는 점에서 단순화한다. UV 범람 노출이 따르는 광도파관의 H2또는 D2로드의 신규한 조합은 10-4이상의 굴절률 변화를 생성하는 충분한 UV 감광성을 보유하는 도파관을 제조한다. 또한, 본 발명의 특정 용도에서, 10-4미만의 굴절률 변화를 생성하는데 충분한 보유 UV 감광성은 신규하고, 상당한 것으로 고려된다.
또한, 본 발명의 방법은 종래 공지된 다른 방법에 의해 제공되지 못한 다양한 이점을 제공한다. 일단 회절 격자가 기록되면, UV 범람 노출이 회절 격자 파장을 조정하는데 사용될 수 있다. 이득 편평화 적용에서, 이득 편평화여과기(flattening filter)의 파장 오차는 파장의 함수로서 증폭기 전력 변화를 초래하고, 이는 본 발명의 조정 적용이 증폭기의 산출에서 더욱 일정한 전력 수준을 제공한다.
이들 성능은 본 발명의 방법의 이 관점이 특히 증폭기에서 사용되는 이득 편평화여과기로서의 적용에 매우 적절하게 한다. 또한, 본 발명의 조정 관점은 팩키징에 우선하여 소정의 특성 및 성능을 갖는 더욱 높은 수율의 회절 격자를 제공한다. 따라서, 이들 사이에서 팩키징이 따르는 인장 조정 등의 기계적 조정 기술은 회절 격자 강도 및 파장을 조정하는데 의존된다. 또한, 회절 격자 디바이스 기술 성장으로, 처플드(chirpled) 회절 격자 및 특이한 아포디제이션(apodization) 프로파일을 갖는 회절 격자에 대한 관심이 증가하고 있다. 일반적으로, 그러한 회절 격자는 노출 광선 및/또는 특정 상 마스크에 노출의 공간적 제어로 조정된다. 현재까지, 섬유의 공간적 감광성은 일정한 상태로 있다. 광학적 섬유의 감광성은 미크론에 따른 공간적 스케일로 제어될 수 있다.
본 발명의 추가 특징 및 이점은 하기 상세한 기술에 나타낼 것이고, 부분적으로, 상세한 기술로부터 종래 공지 기술에 쉽게 명확해지거나 또는 첨부된 도면과 기술 및 청구항에 기술된 본 발명을 실시하여 인식될 것이다.
이전의 일반적인 기술과 하기의 상세한 기술 모두는 본 발명의 단지 예시에 불과하고, 청구된 본 발명의 본질 및 특성을 이해하기 위한 전체적 구조를 제공하려는 의도이다.
첨부 도면은 또한 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 이 명세서의 일부로 포함되고 구성된다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시형태를 기술하고, 상기 기술과 함께 본 발명의 원리 및 동작의 설명을 제공한다.
참고 문헌은 본 발명의 바람직한 실시형태에 상세히 기술될 것이고, 이들 예는 첨부 도면으로 도시된다. 가능한 한, 상기 동일한 참조 부호가 동일한 또는 유사한 부분을 언급하기 위해 도면에 사용될 것이다. 일반적으로, 본 발명의 방법은 광도파관의 적어도 일부를 방사선으로 조사하여 광도파관의 감광성을 증가시키는 것을 목적으로 한다. 실시형태에서, 광도파관은 UV 노출 전에 수소 로드된다. 여기서 의미하는 "수소" 또는 "H2"는 수소 및/또는 그것의 동위원소인 중수소(D2)이다.
본 발명은 여기서 제한된 특정 기술, 도면 또는 실시예에도 불구하고, 단일 방식 및 다중 방식의 광도파관 섬유와 평면 도파관의 제조를 분명히 고려한다. 또한, 본 발명은 외부 증착(OVD) 기술, 수정된 화학 증착(MCVD) 기술, 세로축 증착(VAD) 기술, 플라즈마 화학 증착(PCVD) 기술 및 졸-겔 기술에 제한되지 않고, 어떤 공지된 광도파관 처리 기술과도 결합되어 실시될 수 있다. 본 명세서의 의도 및 본 발명의 다양한 실시형태를 더욱 상세하게 기술하기 위해, 광도파관에서 감광성을 증가시키는 방법의 바람직한 실시형태 및 상기 방법으로 제조된 광도파관이여기에 기술되고, 광도파관 섬유, 상세하게는 OVD 기술을 사용하여 제조된 광도파관 섬유로 첨부된 도면에서 도시될 것이다.
광도파관 섬유의 감광성을 증가시키는 본 발명의 실시형태는 도 1에 부분적으로 도시된다. UV 범람 노출 (20) 전에, 광도파관 섬유(22)가 수소 로드된다(2주 동안 25℃에서 100 atm). H2의 외부 확산을 억제하기 위해, 수소 로드된 광도파관 섬유(22)가 정해진 UV 노출 시간 까지 냉동고에 보관될 수 있다. 수소 로드된 광도파관 섬유(22)는 다소 낮은 굴절률 피복재(26)로 둘러싸인 다소 높은 굴절률을 갖는 신장 코어(24)를 포함한다. 피복재(26)는 바람직하게는 중합성 코팅(28)으로 결합된다. 바람직하게는, 주로 수소 로드된 광도파관 섬유(22)를 함유하는 SiO2가 게르마니아(GeO2)를 포함하는 도판트로 도핑된다. 코팅 재료(28)의 일부는 수소 로드된 광도파관 섬유(22)로부터 제거되고, 섬유(22)는 UV 선의 원천, 바람직하게는 엑시머 레이저(30)에 인접하여 위치된다. 레이저(30)는 광학적 섬유(22)의 굴절률을 증가시키는데 충분한 시간 동안 수소 로드된 광도파관 섬유(22)의 노출된 도파관 영역(34)에 걸쳐서 일정한 UV 선(32)을 배달한다. 일반적인 노출 시간은 소정의 △n의 진폭에 종속하는 수 분 내지 수 시간의 범위이다. 일반적으로, 범람 노출 시간이 증가할 수록, 굴절률에서 변화가 더욱 커진다. 일단 굴절률에서 소정의 변화가 얻어지면, 광도파관 섬유(22)는 약 24시간 동안 대략 125℃에서 어닐링된다. 어닐링 단계(미도시)는 로드된 광도파관 섬유(22)로부터 수소를 확산한다. 그러나 수소가 더욱 장기간에 걸쳐 열의 적용 없이 섬유(22)로부터 확산한다는 것이 종래 공지된 바로 이해될 것이다. 노출된 도파관 영역(34)은 10-4이상의 굴절률을 생성하는데 충분한 UV 감광성을 보유한다.
본 발명의 창의적 방법은 다양한 용도를 갖는다. 한 실시형태에서, 도 2에 도시된 감광성 광도파관 섬유(40)의 코어(36) 내에 굴절률 회절 격자를 생성하는데 사용될 수 있다. 표준 H2로드된 광도파관 섬유에서, 미리 수소가 어닐링에 의해 수소 로드된 광도파관 섬유로부터 제거되거나 그렇지 않으면 UV에 노출은 섬유의 굴절률에 거의 영향을 미치지 않는다. 그러나, 도 1에 도시된 UV 범람 노출 단계의 결과로, 광도파관 섬유(40)의 전 노출부(42)는 수소의 확산이 따른 감광 상태로 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상 마스크(44)가 레이저(30)와 광도파관 섬유(40)의 전 노출부(42) 사이에 위치된다. UV 선(32)이 상 마스크(44)를 통하여 레이저(30)로부터 배달된다. UV 선(50)은 상 마스크(44)를 통과하여 두 가지-빛살 간섭을 생성하고, 피복재(38)를 통하여, UV 선(50)에 노출된 코어(36) 영역의 코어(36) 내에 굴절률 변화를 유도하는 코어(36)를 통과한다. 코어(36)의 UV 노출부는 섬유 브래그 회절 격자(52)를 형성한다.
굴절률 변화의 강도는 초기 범람 노출 시간의 함수이다. 또한, UV 감광성은 도판트 농도에 따라 스케일에 영향을 주는 것이 확인되었다. 따라서, 범람 노출시 UV 선에 노출이 길어지고, 도판트 농도가 증가할수록, 코어(36) 내의 굴절률에서 유도된 변화가 더욱 커지고, 회절 격자가 더욱 강해진다. 도 2에 도시된 회절 격자기록 단계가 상 마스크(44)를 포함할 지라도, 두 가지-빛살 간섭을 생성하기 위해 다른 방법 및 장치가 본 발명의 본 실시형태에 사용된 상 마스크(44)로 치환될 수 있다는 것이 공지된 기술로 이해될 것이다. 또한, 본 발명은 UV 노출에 제한되지 않는다. CO2레이저에 의해 배달된 것과 같은 적외선 또는 일부의 다른 근접하게 지시된 열 원천이 본 발명의 이 실시형태에 따라 섬유를 노출하거나 회절 격자 장치를 기록하는데 사용될 수 있고, 또한 하기 기술될 조정 적용에 대해 사용될 수 있다. 또한, FBG 디바이스에 부가하여 다른 회절 격자가 하기 실시예에서 더욱 명확히 기술되는 바와 같이 본 발명의 광도파관 섬유(20)의 코어로 기록될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적 용도는 회절 격자 기록 공정이 따르는 회절 격자 파장의 미세한 조정이다. 본 발명의 이 실시형태는 LPG 디바이스에 대하여 하기 기술되나, 이는 FBG 디바이스 및 다른 공지된 회절 격자 디바이스에 동일하게 적용가능한 것으로 이해된다.
표준 LPG 노출 공정(53)은 우선 수소 로드된 광도파관 섬유로 실시된다. 따라서, 회절 격자를 기록하기 전에 어떤 UV 범람 노출 단계도 필요로 하지 않는다. 따라서, 도3에 도시된 바와 같이, 진폭 마스크(54)가 엑시머 레이저(30)와 수소 로드된 광도파관 섬유(58)의 비코팅부(56) 사이에 위치된다. UV 선(32)은 레이저(30)로부터 진폭 마스크(54), 피복재(62)를 통하여 광도파관 섬유(58)의 코어(60)에 배달된다. 진폭 마스크(54)를 통과한 UV 선(64)이 코어(60) 내에서 소정의 LPG 디바이스(66)에 노출하여 코어 노출부의 굴절률을 변화시킨다.
약 24시간 동안 대략 125℃에서 어닐링을 하고, LPG 디바이스(66)를 엑시머 레이저 노출 시스템 내에 놓아서 광도파관 섬유(58)의 비코팅부(56)를 도4에 도시된 바와 같이 엑시머 레이저(30)에 인접하게 한다. 광도파관 섬유(58)의 비코팅부(56)는 진폭 마스크 없이 레이저(30)로부터 배달된 일정한 UV 선(32)에 노출된다. 결과로, 회절 격자(66)의 변조가 노출 시간에 따라 증가한다. 비로드된 섬유(58)는 상당한 감광성이 없기 때문에, 변조에서 변화는 또한, 회절 격자의 전 노출부에서 굴절률의 증가에 의한다. 나노미터에 따른 파장 이동이 조정 적용에서 요구되기 때문에, 본 발명의 이 실시형태는 이 적용에 매우 적절하다.
대략 125℃에서 약 24시간 동안의 최종 어닐링 단계로, 회절 격자 기록 단계가 따른 범람 노출로부터 기인된 유도 굴절률 변화는 유도 굴절률 변화의 단지 약 40% 감소로 안정화된다. 도면에 도시되지 않을 지라도, 상기 기술된 실시형태는 FBG 및 다른 회절 격자 디바이스에 동일하게 적용가능하다. 그러나, 사인 모양의 초기 회절 격자 노출이 더욱 복잡한 초기 증감화를 생성하는 것이 고려될 것이다. 단지 FBG 디바이스의 홈이 초기에 가볍게 노출되기 때문에, 범람 노출은 FBG 디바이스의 대부분에 영향을 미칠 것이고, 파장 이동으로서 회절 격자 강도를 워시아웃 할 것이다. 따라서, 중심 파장을 조정하기 위해, 상당히 강한 회절 격자가 초기에 기록되어야 강도에서 일부 감소가 관용될 수 있다.
본 발명은 또한, 하기 실시예로 명확해질 것이고, 이는 본 발명의 예시적 의도이다.
실시예 1
수소 로드된 코닝 분산 이동 섬유로 표준 LPG 노출 공정과 24 시간 동안 125℃에서 어닐링하는 것에 따라, 장기 회절 격자는 통상의 진폭 마스크와 일정한 UV 선(대략 85 mL/㎠/펄스, 15 Hz, 248 nm)에 범람 노출 없이 엑시머 레이저 노출 시스템에 놓인다. 코어 방식에서 가장 낮은 피복재 방식으로의 커플링에 따른 로스 피크의 스펙트럼이 도 5에서 다양한 범람 노출 시간에서 도시된다. 기대된 바와 같이, 회절 격자의 피크 파장은 노출 시간에 따라 더 긴 파장으로 이동한다. 또한, 회절 격자의 피크 로스는 노출 시간에 따라 증가한다. 이는 회절 격자의 조절이 추가 노출에 따라 증가된다는 것을 제안한다. 비로드된 섬유는 상당히 감광성이 없기 때문에, 변조에서 변화는 회절 격자의 전 노출부에서 굴절률의 그 이상의 증가에 의한다.
조정 적용에 대해, 나노미터에 따른 파장 이동이 요구된다. 이 기술은 본 적용에 매우 적절하다. 도 6은 노출 시간의 함수로서 파장 이동을 도시한다. 상기 기술된 LPG 디바이스에 대해, 파장 이동은 유도된 굴절률 변화에 대하여 거의 직선상이다. 추가하는 24시간 동안, 대략 125℃에서 제 2 어닐링 단계에 따라, 유도 굴절률 변화가 안정화 되어, 1551.2 nm의 최종 피크 파장이 얻어졌다. 따라서, 유도 굴절률 변화의 단지 40% 만이 제 2 어닐링으로 제거된다.
실시예 2
수소 로드된 코닝 CS-980 섬유(굴절률 △=1.0%)의 일부를 일정한 UV 선(대략 60 mL/㎠/펄스, 15 Hz, 32 nm)에 노출하고, 이어서 약 24 시간 동안 대략 125℃에서 어닐링된다. FBG 디바이스는 대략 50 mL/㎠/펄스로 240 nm, 10 Hz에서 작동하는프리퀀시 이중 염료 레이저를 사용하여 기록된다. 회절 격자는 대략 3.9 mm 길이를 따라 거의 일정하다. 대략 20 분의 노출 시간에 대한 투과 스펙트럼이 도7에 도시된다. 회절 격자는 7.0 ×10-4의 굴절률에서 평균 UV 유도 변화 및 6.5 ×10-4의 굴절률에서 변조 변화를 갖는다. 평균 UV 유도 굴절률은 범람 노출 공정에 의한 기준 굴절률로부터 증가를 포함하지 않는다. 125℃에서 대략 24 시간 동안의 어닐링으로, 회절 격자는 6.4 ×10-4의 변조 △n을 유지한다.
굴절률 변화의 강도가 초기 범람 노출 시간의 함수임을 나타내기 위해, 코닝 CS-980 시리즈의 섬유가 하기 노출 조건에 따라 15 내지 180분 사이의 다양한 시간 동안 범람 노출되었다: 240 nm, 60 mL/㎠/펄스, 15 Hz, 32 mm 길이. 대략 125℃에서 약 24 시간 동안의 어닐링으로, FBG 디바이스가 이들 섬유의 각각에 기록된다. 도 8에 도시된 변조 △n는 범람 노출 시간의 함수이다. 데이터는 기록 플루언스에서 변화를 고려하여 평가된다.
상기 기술된 효과가 도판트 농도에 따라 평가되는 것을 증명하기 위해, 도 8에 도시된 것과 유사한 데이터가 15 내지 60분 사이의 범람 노출 시간으로 코닝 SMF-28 섬유(굴절률 △=0.36%)에 기록된 회절 격자에 대해 수집되었다. 변조 △n가 도 9에 도시된다. SMF-28과 CS-980 결과 사이의 차이는 두 가지 섬유 중의 게르마늄 농도의 상대적 양과 대체로 관련시킨다.
실시예3
패턴된 감광성은 또한, 범람 노출 단계 동안 불규칙적 노출을 사용하여 광도파관 섬유의 코어로 기록된다. 이는 샘플된 회절 격자를 사용하여 증명되었다. 샘플된 회절 격자는 그것의 길이를 따라 코움 여과 증폭기를 갖는 FBG 디바이스이다. 이런 형태의 회절 격자는 상 마스크 전에 바로 놓인 증폭기 마스크를 갖는 상 마스크를 사용하여 미리 만들어졌다. 진폭 마스크가 UV 선의 투과를 허용하는 것을 통하는 이들 영역만이 회절 격자를 형성하기 위한 사인 모양의 강도 패턴에 노출된다. 따라서, 이 기술은 FBG 기록 단계의 단순화를 가능하게 한다.
하기 수소 로드에 따라 섬유는 564.7 ㎛ 센터에 대한 64 ㎛ 윈도우를 갖는 진폭 마스크를 통하여 UV 선에 노출된다. 이 섬유는 FBG 기록 전에 어닐링된다. 그 결과로, 피크의 강도 및 위치에 종속하여 상당한 크기의 로스를 유도할 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 LPG 디바이스였다. 대략 3.5 mm 길이의 FBG 디바이스는 표준 상 마스크 공정 및 248 nm에서 작동하도록 진동 배가된 엑시머 레이저 펌프된 염료 레이저를 사용하여 섬유에 기록된다. 노출 강도는 대략 50 mL/㎠/펄스이었다. 강한 회절 격자는 섬유가 이전에 노출된 곳에 기록되고, 다소 약한 회절 격자는 낮은 내재적 섬유 감광성에 의해 다른 위치에 나타난다. 도 10에 도시된 생성 반사율 스펙트럼은 기대된 코움-형 반응을 도시한다. 중심 회절 격자 피크는 회절 격자 길이의 대략 89%인 전 노출부에 기록된 약한 회절 격자에 의해 더욱 강해진다.
상기 실시예 3에 명시된 개념은 유사하게 다양한 어파디제이션 프로파일을 포함하고, 상 이동된 회절 격자를 포함하도록 확대될 수 있다. 복잡한 반사력 및/또는 분산 성질을 갖는 회절 격자는 이 형태의 감광화 공정로부터 유도될 것이다. 처플된 회절 격자는 감광성의 강도 또는 배경 굴절률을 조정하여 제작될 수 있다.범람 노출 공정은 증가하는 노출 시간에 따라 증가하는 굴절률 변화를 생성한다. 이는 일정한 기간 노출 공정이 아니고, 불규칙적인 피크 파장을 갖는 회절 격자를 제조하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 선형 처플된 회절 격자는 회절 격자에 따른 노출량의 직선상 변화에 의해 조절될 수 있다. 이 양은 다양한 속도로 섬유 길이에 따라 작은 광선을 스캐닝하고, 다양한 투과로 마스크를 통하여 섬유를 노출하거나 두 가지를 조합하여 조절될 수 있다. 일정한 기간의 사인 모양의 강도 패턴을 갖는 연속 노출은 길이의 함수로서 공명 파장에서 직선상의 변화에 의한 효과적인 처플된 회절 격자를 생성한다. 회절 격자 강도는 또한, 범람 노출량에 종속하기 때문에, 충분한 강도의 회절 격자를 생성하는 최소 수준 이상으로 노출량을 변화시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 관점 또는 영역을 벗어나지 않는 종래 기술에서 다양한 수정과 변화가 본 발명에 대해 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그와 유사한 범위 내의 본 발명의 수정 및 변화를 포함하는 것을 의도한다.

Claims (15)

  1. 관련 기준 굴절률을 형성하기 위해 H2또는 D2로 이루어진 군으로부터 선택된 기체로 광도파관을 로드하는 단계;
    상기 로드된 광도파관의 적어도 일부를 처리하여 처리부에서 기준 굴절률의 변화를 유도하는 단계;
    상기 로드된 광도파관으로부터 상기 기체를 확산시켜 기준 굴절률에서 유도된 변화를 안정화하는 단계, 여기서, 확산의 단계 후, 상기 광도파관은 기준 굴절률에서 안정화된 유도 변화에 대해 10-5이상의 굴절률 변화를 얻기에 충분한 UV 감광성을 보유함; 및,
    적어도 처리부를 처리하여 기준 굴절률의 안정화된 유도 변화에서 변화를 유도하는 단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 처리 단계는 일정한 UV 선으로 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 처리 단계는 불규칙한 UV 선으로 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 확산 단계 후 상기 광도파관에서 회절 격자를 기록하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회절 격자를 기록하는 단계는 FBG 디바이스를 기록하거나 LPG 디바이스를 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 확산 단계 후 상기 광도파관으로 샘플된 회절 격자를 기록하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 처리 단계는 적외선으로 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  8. H2또는 D2로 이루어지는 군으로부터 선택된 기체로 광도파관을 로드하는 단계;
    상기 로드된 광도파관의 적어도 일부분을 방사선으로 조사하여 상기 로드된 광도파관의 적어도 일부에 회절 격자를 기록하는 단계;
    상기 로드된 광도파관으로부터 상기 기체를 확산하는 단계; 및
    상기 조사부의 적어도 일부를 방사선에 노출시켜 상기 회절 격자의 굴절률에서 변화를 유도하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회절 격자 조정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 조사 단계는 진폭 마스크를 통하여 UV 선을 통과하여 상기 광도파관 내에 LPG를 형성하거나 또는 상 마스크를 통하여 UV 선을 통과하여 상기 광도파관에서 FBG를 형성하는 것을 특징으로 하는 회절 격자 조정 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 노출 단계는 일정한 UV 선으로 상기 광도파관의 상기 적어도 일부를 플러딩하는 것을 특징으로 하는 회절 격자 조정 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 노출 단계는 적어도 상기 조사부를 적외선으로 플러딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회절 격자 조정 방법.
  12. 광도파관이 수소 로드되어 관련 기준 굴절률을 형성하고, 상기 로드된 광도파관의 적어도 일부를 처리하여 기준 굴절률에서 변화를 유도하고, 수소가 상기 로드된 광도파관으로부터 확산되어 굴절률에서 유도된 변화를 안정화하는 광도파관의 감광성을 증가시키는 방법에 있어서,
    상기 증가 방법은,
    적어도 처리부를 처리하여 10-5이상의 굴절률에서 안정화된 유도 변화에서 변화를 유도하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관의 감광성 증가 방법.
  13. 제 1 처리 단계는 일정한 UV 선으로 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 방법에 의해 제조된 광도파관.
  14. 제13항에 있어서, 상기 확산 단계 후 상기 광도파관에서 회절 격자를 기록하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관.
  15. 제14항에 있어서, 상기 회절 격자를 기록하는 단계는 FBG 디바이스를 기록하는 단계 또는 LPG 디바이스를 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파관.
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