KR20020007492A - Fabrication method of a apodized fiber grating using a heater - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of fabricating an optical fiber grating is provided to obtain an apodized optical fiber grating by heating the optical fiber grating with a heater having a temperature distribution in the form of Gaussian function. CONSTITUTION: An optical fiber grating(32) is formed in an optical fiber(31), and has a refraction index amplitude distribution uniform across the whole length. A heater(33) is installed along the length of the optical fiber grating, and shows a temperature distribution that the temperature is lowest at the center and grows as approaching both ends. The optical fiber grating heated by the heater shows a refraction index amplitude distribution similar to a temperature distribution of the heater. The refraction index amplitude of the optical fiber grating is largest at the center, and decreases as approaching both ends.

Description

히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법{FABRICATION METHOD OF A APODIZED FIBER GRATING USING A HEATER}Fabrication method of frugalized fiber grating using a heater {FABRICATION METHOD OF A APODIZED FIBER GRATING USING A HEATER}

본 발명은 광섬유 격자(fiber grating)에 관한 것으로서, 특히 절족화된 광섬유 격자(apodized fiber grating)의 제작 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to fiber gratings and, more particularly, to a method of fabricating an aerated fiber grating.

광섬유 코아에 형성된 전체 길이에 대하여 일정한 굴절율 진폭 및 격자 주기를 유지하는 광섬유 격자를 균일 광섬유 격자라고 지칭한다.An optical fiber grating that maintains a constant refractive index amplitude and grating period over the entire length formed in the optical fiber core is called a uniform optical fiber grating.

도 1은 균일 광섬유 격자의 파장별 소광비 곡선을 나타내는 도면이다. 도시된 소광비 곡선은 중심 파장을 중심으로 일정한 대역폭을 갖는 메인 로브(main lobe, 11)와 상기 균일 광섬유 격자 내의 다중 반사들에 의한 사이드 로브(side lobe, 12)들로 이루어져 있다. 도시된 바와 같이, 균일 광섬유 격자에 대한 파장별 소광비 곡선은 중심 파장을 중심으로 일련의 사이드 로브들(12)을 갖게 된다.1 is a diagram illustrating an extinction ratio curve for each wavelength of a uniform optical fiber grating. The extinction ratio curve shown consists of a main lobe 11 having a constant bandwidth about a center wavelength and side lobes 12 by multiple reflections in the uniform fiber grating. As shown, the wavelength-specific extinction ratio curve for a uniform fiber grating will have a series of side lobes 12 around the center wavelength.

정밀한 광학 시스템들에 사용되는 광섬유 격자에 있어서, 상기 광섬유 격자에 대한 파장별 소광비 곡선 상의 사이드 로브들을 최소화하는 것은 필수적이다. 절족화(apodization)는 이러한 광섬유 격자의 파장별 소광비 곡선 상의 사이드 로브들을 제거하는 것을 의미한다. 또한, 이러한 절족화가 실현된 광섬유 격자를 절족화된 광섬유 격자라고 지칭한다.For optical fiber gratings used in precision optical systems, it is essential to minimize side lobes on the wavelength-specific extinction ratio curves for the optical fiber grating. Apodization means removing the side lobes on the wavelength-specific extinction ratio curve of this fiber grating. In addition, an optical fiber grating in which such a truncation is realized is called a fragmented optical fiber grating.

도 2a 내지 도 3a는 종래의 절족화된 광섬유 브래그 격자를 제작하는 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2a에서는 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 광섬유에(21) 형성되는 광섬유 격자(22)의 양단(A 및 C)에 위치하고 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유(21)에 형성되는 광섬유 격자(22)에 영향을 주지 않는다. 즉, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유 격자(22)에 입사되는 광을 차단하고 있지 않으므로, 상기 광섬유(21)에는 전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭을 가지는 광섬유 격자(22)가 형성된다.2A to 3A are diagrams for explaining the operation of the apparatus for manufacturing a conventional frayed optical fiber Bragg grating. In FIG. 2A, a pair of screen masks 23 are located at both ends A and C of the optical fiber grating 22 formed on the optical fiber 21. In this case, the pair of screen masks 23 do not affect the optical fiber grating 22 formed on the optical fiber 21. That is, since the pair of screen masks 23 do not block the light incident on the optical fiber grating 22, the optical fiber grating 22 has a uniform refractive index amplitude over the entire length of the optical fiber 21. Is formed.

도 2b에서는 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 상기 광섬유 격자(22)의 양단(A 및 C)을 지나 일정 간격을 유지하고 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유 격자(22)의 양단(A 및 C)으로 입사하는 광은 차단하는반면에, 상기 광섬유 격자(22)의 중심(B)으로 입사하는 광은 그대로 통과시키고 있다.In FIG. 2B, the pair of screen masks 23 are spaced apart from both ends A and C of the optical fiber grating 22. At this time, the pair of screen masks 23 are incident on the center B of the optical fiber grating 22 while the light incident to both ends A and C of the optical fiber grating 22 is blocked. The light to pass is as it is.

도 3a에서는 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 상기 광섬유 격자(22)의 중심(B)에서 서로 접하고 있다. 이 때, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)은 상기 광섬유 격자(22)로 입사하는 광을 모두 차단하고 있다. 이해의 편이를 위하여, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)이 2 단계로 이동하도록 하였으나, 상기 한 쌍의 스크린 마스크들(23)의 이동 단계수는 임의적으로 설정할 수가 있다.In FIG. 3A, the pair of screen masks 23 abut each other at the center B of the optical fiber grating 22. In this case, the pair of screen masks 23 block all light incident to the optical fiber grating 22. For ease of understanding, the pair of screen masks 23 are moved in two steps, but the number of steps of the pair of screen masks 23 can be arbitrarily set.

도 3b는 도 1a 내지 도 3a에 도시된 2 단계로 이동하는 한 쌍의 스크린 마스크들(23)에 의하여 형성된 광섬유 격자(22)의 위치별 굴절률 진폭을 나타내고 있다. 상기 광섬유 격자(22) 중심(B)의 굴절률 진폭이 상기 광섬유 격자(22) 양단(A 및 C)의 굴절률 진폭보다 큰 이유는 상기 광섬유 격자(22) 중심(B)에 대한 광 조사 시간이 상기 광섬유 격자(22) 양단(A 및 C)의 광 조사 시간보다 길기 때문이다.FIG. 3B shows the position-specific refractive index amplitude of the optical fiber grating 22 formed by the pair of screen masks 23 moving in the two steps shown in FIGS. 1A to 3A. The reason why the refractive index amplitude of the center B of the optical fiber grating 22 is larger than the refractive index amplitudes of the ends A and C of the optical fiber grating 22 is that the light irradiation time of the center B of the optical fiber grating 22 is This is because the light irradiation time of both ends A and C of the optical fiber grating 22 is longer.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 절족화된 광섬유 격자의 제작 장치는 한 쌍의 스크린 마스크, 상기 한 쌍의 스크린 마스크를 구동하기 위한 구동 장치, 상기 구동 장치를 제어하는 제어 장치 등을 구비한다. 이에 따라서, 절족화된 광섬유 격자의 제작 장치가 차지하는 전체 부피가 커진다는 문제점이 있다. 또한, 상술한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은 상기 한 쌍의 스크린 마스크의 이동 단계수, 각 이동 단계 사이의 정지 시간, 이동 속도 등을 고려함에 따라서 제작 공정이 복잡해진다는 문제점이 있다.However, the conventional apparatus for manufacturing a frustrated optical fiber grating as described above includes a pair of screen masks, a drive device for driving the pair of screen masks, a control device for controlling the drive device, and the like. Accordingly, there is a problem in that the total volume occupied by the manufacturing apparatus of the frayed optical fiber grating becomes large. In addition, the manufacturing method of the frustrated optical fiber grating described above has a problem that the manufacturing process is complicated by considering the number of moving steps of the pair of screen masks, the stopping time between each moving step, the moving speed, and the like.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 제작 장치의 전체 부피 및 제작 시간을 최소화하며 제작 공정이 간단한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a flimbed fiber grating that minimizes the total volume and manufacturing time of the manufacturing apparatus and the manufacturing process is simple.

상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은,In order to achieve the above object, a method of manufacturing a frustrated optical fiber grating according to the present invention,

전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭을 가지는 균일 광섬유 격자의 측면에 상기 균일 광섬유 격자의 길이 방향을 따라 정렬되며, 상기 길이 방향을 축으로 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 가지는 히터로 상기 균일 광섬유 격자를 가열하는 과정을 포함한다.Heating the uniform optical fiber grating with a heater having a temperature distribution in the form of a Gaussian function aligned along the longitudinal direction of the uniform optical fiber grating on the side of the uniform optical fiber grating having a uniform refractive index amplitude over the entire length, and having the axis in the longitudinal direction. It includes the process of doing.

도 1은 균일 광섬유 격자의 파장별 소광비 곡선을 나타낸 도면,1 is a diagram showing an extinction ratio curve for each wavelength of a uniform optical fiber grating;

도 2a 내지 도 3b는 종래의 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 설명하기 위한 도면,2a to 3b is a view for explaining a conventional method of manufacturing a frustrated optical fiber grating,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 설명하기 위한 도면,4 is a view for explaining a manufacturing method of a frustrated optical fiber grating according to a preferred embodiment of the present invention,

도 5는 도 4에 도시된 절족화된 광섬유 격자의 소광비 곡선을 나타낸 도면.5 shows an extinction ratio curve of the frayed fiber grating shown in FIG. 4;

이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions and configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다. 광섬유 격자(32)가 형성된 광섬유(31)가 도시되어 있으며, 상기 광섬유 격자(32)는 전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭 분포(34)를 가진다. 상기 광섬유 격자(32)의 측면에는 상기 광섬유 격자(32)의 길이방향을 따라 정렬된 히터(33)가 설치된다. 상기 히터(33)는 전원 인가시 길이방향을 따라서 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 나타낸다. 즉, 상기 히터(33)는 중심의 온도가 가장 낮으며 양단으로 갈수록 온도가 올라가게 된다. 상기 히터(33)에 의해 가열된 상기 광섬유 격자(32)는 상기 히터(33)의 온도 분포 형태와 유사한 굴절률 진폭 분포(35)를 가지게 된다. 즉, 상기 광섬유 격자(32)는 중심의 굴절률 진폭이 가장 크며 양단으로 갈수록 굴절률 진폭이 작아지게 된다. 이는 상기 광섬유(31)가 가지는 온도에 따른 굴절률 특성에 기인하는 것으로, 상기 광섬유(31)는 가열 온도가 높아질수록 굴절률이 더욱 낮아지는 특성을 가진다. 이러한 상기 광섬유(31)의 특성을 열광학적 특성이라고 지칭하며, 상기 광섬유(31)는 온도 변화에 따라 굴절률이 변화되는 특성을 가진다. 이러한 열광학적 특성을 가지는 재질로는, LiNbO3또는 LiTaO3와 같은 강유전체, GaAs 또는 InP와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족의 화합물 반도체, 실리카, 폴리머 등을 예로 들수가 있다. 도 4에서는 상기 광섬유 측면에 설치된 하나의 히터(33)가 도시되어있으나, 다수의 히터를 상기 광섬유 격자(32)의 둘레를 따라 설치하여도 무방하다.4 is a view for explaining a method of manufacturing a frustrated optical fiber grating according to a preferred embodiment of the present invention. An optical fiber 31 is shown in which an optical fiber grating 32 is formed, which has a refractive index amplitude distribution 34 that is uniform over its entire length. The heater 33 arranged along the longitudinal direction of the optical fiber grating 32 is provided on the side of the optical fiber grating 32. The heater 33 shows a temperature distribution in the form of a Gaussian function along the longitudinal direction when power is applied. That is, the heater 33 has the lowest temperature at the center and the temperature increases as both ends. The optical fiber grating 32 heated by the heater 33 has a refractive index amplitude distribution 35 similar to that of the temperature distribution of the heater 33. That is, the optical fiber grating 32 has the largest refractive index amplitude at the center, and the refractive index amplitude becomes smaller toward both ends. This is due to the refractive index characteristic according to the temperature of the optical fiber 31, the optical fiber 31 has a characteristic that the refractive index is lower as the heating temperature increases. Such a characteristic of the optical fiber 31 is referred to as a thermo-optic characteristic, and the optical fiber 31 has a characteristic in which a refractive index changes with a temperature change. Examples of materials having such thermo-optic properties include ferroelectrics such as LiNbO 3 or LiTaO 3 , compound semiconductors of group III-V or group II-VI such as GaAs or InP, silica, and polymers. In FIG. 4, one heater 33 is provided on the side of the optical fiber, but a plurality of heaters may be installed along the circumference of the optical fiber grating 32.

도 5는 도 4에 도시된 절족화된 광섬유 격자(32)의 파장별 소광비 곡선을 나타낸 도면이다. 도시된 소광비 곡선은 사이드 로브들이 제거되어 하나의 메인 로브로만 구성됨을 알 수 있다. 상기 소광비는 상기 광섬유 격자 내로 진행하는 광신호의 감쇠 정도를 나타내는 값이며 하기 수학식 1로 표현된다.FIG. 5 is a diagram illustrating wavelength-specific extinction ratio curves of the frayed optical fiber grating 32 shown in FIG. 4. It can be seen that the extinction ratio curve shown is composed of only one main lobe with side lobes removed. The extinction ratio is a value representing the degree of attenuation of the optical signal propagating into the optical fiber grating and is represented by Equation 1 below.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은 균일 광섬유 격자로 상기 히터로 가열함으로써 제작 시간이 단축되며 제작 공정이 간단하다는 이점이 있다.As described above, the manufacturing method of the flimbed optical fiber grating using the heater according to the present invention has the advantage that the manufacturing time is shortened and the manufacturing process is simple by heating the heater with the uniform fiber grating.

더욱이, 본 발명에 따른 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법은 히터 외의 다른 제작 장치를 필요로 하지 않으므로 제작 장치의 전체 부피를 최소화할 수 있다는 이점이 있다.Moreover, the manufacturing method of the frustrated optical fiber grating using the heater according to the present invention has the advantage that the entire volume of the manufacturing apparatus can be minimized because no manufacturing apparatus other than the heater is required.

Claims (4)

절족화된 광섬유 격자의 제작 방법에 있어서,In the method of manufacturing the flimbed optical fiber grating, 전체 길이에 대하여 균일한 굴절률 진폭을 가지는 균일 광섬유 격자의 측면에 상기 균일 광섬유 격자의 길이 방향을 따라 정렬되며, 상기 길이 방향을 축으로 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 가지는 히터로 상기 균일 광섬유 격자를 가열하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.Heating the uniform optical fiber grating with a heater having a temperature distribution in the form of a Gaussian function aligned along the longitudinal direction of the uniform optical fiber grating on the side of the uniform optical fiber grating having a uniform refractive index amplitude over the entire length, and having the axis in the longitudinal direction. Method of manufacturing a frustrated optical fiber grating using a heater, characterized in that it comprises a process of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 균일 광섬유 격자의 길이방향에 따른 상기 균일 광섬유 격자의 중심과 상기 히터의 중심은 상기 균일 광섬유 격자의 지름방향을 따라 일치됨을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.The center of the uniform optical fiber grating in the longitudinal direction of the uniform optical fiber grating and the center of the heater is coincident along the radial direction of the uniform optical fiber grating manufacturing method of the fragmented optical fiber grating using a heater. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터는 상기 균일 광섬유 격자의 길이방향에 따른 중심 위치에서 최저 온도값을 가지며, 상기 중심 위치에서 가장자리로 갈수록 온도값이 증가하는 가우시안 함수 형태의 온도 분포를 가짐을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.The heater has a lowest temperature value at the center position along the longitudinal direction of the uniform optical fiber grating, and has a temperature distribution in the form of a Gaussian function in which the temperature value increases from the center position toward the edge. Method of fabricated optical fiber grating. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히터의 길이는 상기 균일 광섬유 격자의 길이 이상임을 특징으로 하는 히터를 이용한 절족화된 광섬유 격자의 제작 방법.The length of the heater is a method of manufacturing a frustrated optical fiber grating using a heater, characterized in that more than the length of the uniform optical fiber grating.
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