NL1015835C2

NL1015835C2 - Inrichting voor het vervaardigen van vezelroosters met een lange periode en een lage polarisatie-afhankelijkheid en vezelroosters met een lange periode vervaardigd met een dergelijke inrichting.

Info

Publication number: NL1015835C2
Application number: NL1015835A
Authority: NL
Inventors: Se-Yoon Kim; Min-Sung Kim; Shin-Young Yoon
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2004-06-03
Also published as: GB0017855D0; IT1318216B1; GB2352531A; NL1015835A1; US6459834B1; ITMI20001669A1; DE10036972A1; DE10036972B4; CN1282880A; KR20010011449A; JP2001083338A; FR2797057A1; FR2797057B1; ITMI20001669A0; JP3417908B2; CN1180285C; GB2352531B; KR100303284B1

Description

Titel: Inrichting voor het vervaardigen van vezelroosters met een lange periode en een lage polarisatie-afhankelijkheid en vezelroosters met een lange periode vervaardigd met een dergelijke inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vervaardigen van vezelroosters met een grote periode en een lage polarisatie-afhankelijkheid en vezelroosters met een grote periode die vervaardigd zijn met een dergelijke inrichting.

5 Het is bekend dat gebruik van ultraviolet laserlicht tot verstoringen in de brekingsindex van een optische vezelkern kan leiden waarbij een geïnduceerde dubbele breking in een optische vezel wordt geïnduceerd als gevolg van anisotropische verstoringen van de brekingsindex gezien vanuit de doorsnede van de vezelkern. In 1994 is door 10 A.M. Vengsarkar, Qian Zhong, Daryl Inniss, W.A. Reed, P.J. Lemaire en S.G. Kosinski, ("Birefringence reduction in side-written photoinduced fiber devices by a dualexposure method." Opt. Lett., Vol. 19, pp. 1260-1262, 1994") geanalyseerd dat dubbele breking ontstaat als gevolg van een geometrische asymmetrie met betrekking tot de fabricage condities, waarbij 15 ultraviolet laserlicht wordt gestraald op de laterale zijde van een optische vezel. In figuur 1 is de verstoring in de brekingsindex weergegeven met betrekking tot een invalsrichting van het licht bestraling, wanneer ultraviolet laserlicht op een zijkant van een optische vezel invalt. Hierbij wordt met verwijzingsnummer 100 verwezen naar een optische vezel, 20 verwijzingsnummer 101 verwijst naar de brekingsindex van een coating, verwijzingsnummer 102 verwijst naar de brekingsindex van een vezelkern waarop ultraviolet licht niet invalt, en verwijzingsnummer 103 verwijst naar de brekingsindex van de kern, wanneer daarop wel ultraviolet licht invalt. Zoals in figuur 1 is getoond, is de brekingsindex van de kern van de to 1 5 835 2 optische vezel verstoord volgens de richting waarlangs bestraling met ultraviolet licht heeft plaats gevonden.

Voor vezelroosters die zijn vervaardigd door verstoring in de brekingsindex van een optische vezelkern door bestraling met ultraviolet 5 licht wordt ook wel een asymmetrische bestralingsmethode gebruikt afhankelijk van de fabricage omstandigheden. Aldus wordt een polarisatie-afhankelijkheid opgewekt. In het bijzonder wordt de polarisatie-afhankelijkheid relatief groot bij vezelroosters met een lange periode waarvoor een brekingsindex verstoring is vereist die ongeveer tien keer 10 groter is dan voor een vezel met een bragg-rooster of een vezelrooster met een korte roostermaat. Deze karakteristiek heeft tot gevolg dat fluctuaties optreden in signaalverlies als gevolg van de polarisatie van een apparaat, dat wil zeggen een polarisatie-afhankelijk verlies (PDL) of een polarisatiemode-afhankelijke dispersie (PMD). Dit betekent dat in zijn 15 algemeenheid vezelroosters met een lange periode niet zo geschikt zijn voor toepassingen in optische communicatie elementen. Met andere woorden: bestraling met ultraviolet licht op slechts één kant van de optische vezel induceert een fenomeen van dubbele breking waarbij de optische vezel verschillende brekingsindices langs zijn as heeft, zodat vezelroosters met 20 een lange periode polarisatie-afhankelijk is.

Figuur 2 is een tekening waarbij een PDL-responsiekarakteristiek is gegeven als functie van de golflengte van conventionele vezelroosters met een lange periode. Figuur 3 is een weergave die de variatie in PDL toont als functie van de piekverliezen van een conventioneel vezelrooster met een 25 lange periode. Zoals te zien is in de figuren 2 en 3 neemt, tijdens optische overdracht, de PDL van een vezelrooster met een lange periode toe als de piekverliezen toenemen. Hierdoor heeft de vezelrooster met een lange periode een significant grote PDL bij een hoog piekverlies. Teneinde de grote van de PDL te reduceren dient de polarisatie afhankelijkheid van een 30 vezelrooster met een lange periode te worden verminderd.

.10 1 5 835 3

Een doel van de huidige uitvinding is om te voorzien in een inrichting voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange periode en een lage polarisatie afhankelijkheid, waarbij ultraviolet wordt gestraald 5 op de optische vezel nadat een uiteinde van de optische vezel ten minste éénmaal is geroteerd ten opzichte van het andere einde van de optische vezel.

Een ander doel van de huidige uitvinding is om in een inrichting te voorzien voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange periode, 10 waarbij de polarisatie afhankelijkheid van de vezel laag is, en waarbij ultraviolet licht wordt gestraald op de optische vezel, waarbij beide uiteinden van de optische vezel met dezelfde snelheid worden geroteerd.

Verder is het een doel van de huidige uitvinding om te voorzien in een inrichting voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange 15 periode en een lage polarisatie afhankelijkheid, waarbij ultraviolet licht wordt gestraald op de optische vezel, waarbij beide uiteinden van de optische vezel worden gefixeerd en waarbij het ultraviolet licht dat door de optische vezel is gestraald, of langs de optische vezel is gestraald, axiaal wordt gereflecteerd om opnieuw te worden gestraald op de optische vezel.

20 Het is ook een doel van de uitvinding om te voorzien in een vezelrooster met een lange periode en een lage polarisatie-afhankelijkheid die wordt vervaardigd met een inrichting volgens de uitvinding.

Om het eerste doel te bereiken voorziet de huidige uitvinding in een inrichting voor het vervaardigen van een optisch vezel-rooster, welke 25 inrichting omvat: een optische vezel waarvan één uiteinde ten minste éénmaal is geroteerd ten opzichte van het andere uiteinde; een ultraviolette laserbron; en een amplitudemasker dat is opgesteld boven de optische vezel voor het in periodieke afstandsintervallen overbrengen van licht dat is uitgezonden door de ultraviolette laserbron.

10 1 5 835 Η I Voor het bereiken van het tweede doel voorziet de uitvinding in een I inrichting voor het vervaardigen van vezel-rooster, waarbij de inrichting I 5 voorts omvat: een optische vezelhouder voor het met dezelfde snelheid I roteren van beide uiteinden van de optische vezel waarbij beide uiteinden I van de optische vezel worden ondersteund.

Voor het bereiken van het derde doel voorziet de uitvinding in een I inrichting voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange I 10 periode, waarbij het apparaat voorts omvat: reflectielichamen die aan de I tegenover gelegen kant van de optische vezel ten opzichte van het amplitudemasker zijn opgesteld, voor het reflecteren van licht dat door de optische vezel is gestraald.

Om het vierde doel te bereiken voorziet de uitvinding in een I 15 vezelrooster met een lange periode vervaardigd volgens een werkwijze die I omvat: het ten minste éénmaal draaien van de optische vezel; het bestralen van de gedraaide optische vezel met periodieke afstandsintervallen; en het terugdraaien van de gedraaide optische vezel.

I Om het vierde doel te bereiken voorziet de huidige uitvinding I 20 tevens in een vezelrooster met een lange periode die vervaardigd is door de I werkwijze die voorts omvat: het met dezelfde snelheid roteren van beide I uiteinden van de optische vezel; en het met de periodieke I afstandsintervallen bestralen van de optische vezel waarbij de optische vezel wordt geroteerd.

I 25 I 1 Π Ί c: ο o ς 5

De hiervoor genoemde doelen en voordelen van de huidige uitvinding zullen duidelijker worden door de gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding onder verwijzing naar de tekening, waarbij: 5 figuur 1 een grafiek is die de verstoring van de brekingsindex weergeeft als functie van de invalsrichting van het licht, wanneer ultraviolet licht slechts op één kant van een optische vezel invalt; figuur 2 een grafiek is, die de polarisatie-afhankelijke verlies-karakteristieken (PDL) weergeeft als functie van golflengten van 10 conventionele vezelroosters met een lange periode; figuur 3 een grafiek is die fluctuaties in PDL als functie van de piekverliezen weergeeft van conventionele vezelroosters met lange periode; figuur 4 een blokdiagram is dat de configuratie van een inrichting voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange periode toont, 15 volgens een uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding; figuur 5 een schematisch overzicht is dat de variatie in de brekingsindex illustreert, wanneer een gedraaide optische vezel wordt teruggedraaid, nadat een rooster is vervaardigd op de gedraaide optische vezel; 20 figuren 6a en 6b grafieken zijn die de resultaten laten zien van een experiment dat is uitgevoerd met respectievelijk een conventioneel vezelrooster met een lange periode en een vezel met een lange periode volgens de huidige uitvinding; figuur 7 een blokdiagram is dat de configuratie illustreert van een 25 inrichting voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange periode volgens een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding; en figuur 8 een blokdiagram is dat de configuratie illustreert van een inrichting voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange periode volgens weer een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding.

10 1 5 835 H Figuur 4 toont een inrichting voor het vervaardigen van een vezelrooster met een lange periode volgens een uitvoeringsvorm van de H huidige uitvinding, waarbij de inrichting omvat: een ultraviolette laserbron 5 400, een lens 402, een amplitudemasker 404, een optische vezelhouder 408 en een optische vezel 406 die door de optische vezelhouder 408 is gedraaid.

Bij voorkeur fixeert één uiteinde van de optische vezelhouder 408 één uiteinde van de optische vezel 406, waarbij een ander uiteinde van de optische vezelhouder roteerbaar is, zodat het andere uiteinde van de I 10 optische vezel 406 kan worden gedraaid.

In een eerste stap bij het vervaardigen van vezelroosters met een I lange periode fixeert één uiteinde van de optische vezelhouder 408 één uiteinde van de optische vezel 406 en roteert het andere uiteinde daarvan, zodat de optische vezel 406 wordt gedraaid. Bij voorkeur wordt de gehele I 15 optische vezel 406 gelijkmatig over 360° gedraaid.

I De lens 402 convergeert het ultraviolette licht dat is uitgestraald door de ultraviolette laserbron 400. Het amplitudemasker 404 heeft lichtdoorlaatgebieden die in periodieke afstandsintervallen zijn gerang- schikt. Het amplitudemasker 404 is opgesteld boven de optisch vezel 406.

20 Aldus laat het amplitudemasker 404 door de lens 402 gefocusseerd licht I door, door de lichtdoorlaatgebieden. Het doorgelaten licht valt op de I gedraaide optische vezel 406. Het invallende licht verstoort de brekings- I index van de kern van de optische vezel 406 volgens de periode (Λ) van het amplitudemasker 404, hetgeen resulteert in een rooster. Op dit moment I 25 wordt een dubbele breking geïnduceerd in de optische vezel als gevolg van de verstoring in de brekingsindex van de kern van de optische vezel. De I geïnduceerde dubbele breking verstoort de geldige brekingsindex nco van de vezelkern en de koppelingsconstante κ van de vezelkern zoals blijkt uit de I hiernavolgende vergelijking 1: I 10 1 5 835 7 \ = (nco-rtn)cl)k (1) P(n)d = sin2 (kL) 5 waarbij λρ de piekgolflengte van een vezelrooster met een lange periode is," Λ de periode is van een vezelrooster met een lange periode, nco de geldige brekingsindex van de vezelkern is, nci(n) de geldige brekingsindex van een ne coating is, p(n)ci een vermogenskoppelingsverhouding voor de ne coating bij een piekgolflengte is, κ een koppelingsconstante is, en L de lengte van 10 een rooster is, zodat het spectrum van een vezelrooster met een lange periode varieert als functie van de polarisatie van het invallende licht.

Het is dus gewenst om de optische vezel 406 onafhankelijk voor de polarisatie van het licht te maken. Om dit te doen wordt volgens de uitvinding één uiteinde van de optische vezel 406 gefixeerd en het andere 15 uiteinde ten opzichte van het eerste uiteinde ten minste éénmaal geroteerd, zodat de optische vezel 360° wordt gedraaid, zoals reeds hierboven is beschreven. Wanneer één uiteinde van de optische vezel zoals hiervoor beschreven is geroteerd, is het belangrijk dat de optische vezel stevig wordt gefixeerd om te voorkomen dat deze slipt in de optische vezelhouder 408.

20 Wanneer de optische vezel is gedraaid wordt er een rooster aangebracht op de gedraaide optische vezel. Vervolgens wordt de gedraaide optische vezel teruggedraaid, waardoor er een spiraalvormige verstoring in de brekingsindex in de vezelkern ontstaat. Aldus wordt het rooster onafhankelijk van de bijzondere polarisatie toestand van het licht. Figuur 5 geeft een 25 schematische illustratie van de spiraalvormige verstoring van de brekingsindex wanneer een gedraaide optische vezel wordt teruggedraaid, nadat een rooster is aangebracht op de gedraaide optische vezel.

101583S

I Zoals in figuur 5 getoond is de spiraalvormige verstoring in de brekingsindex over de doorsnede van de kern van de optische vezel 406 met betrekking tot de totale lengte, isotroop.

De figuren 6a en 6b laten de resultaten zien van een experiment 5 dat is uitgevoerd met een conventioneel vezelrooster met een lange periode en met een vezelrooster met een lange periode volgens de uitvinding.

Figuur 6a laat de resultaten zien van PDL-metingen als functie van de golflengte. In figuur 6a is te zien dat de PDL van de vezel volgens de uitvinding significant gereduceerd is ten opzichte van de PDL van de vezel 10 volgens de stand van het techniek binnen een gemeten golflengtegebied.

Figuur 6b laat de resultaten zien van PDL-metingen als functie van het piek-verlies. In figuur 6b bedraagt de PDL volgens de stand van de techniek 1,83 decibel bij een piekverlies van 22.1 decibel en bedraagt de PDL volgens de uitvinding 0,79 decibel bij een piekverlies van 24,5 decibel 15 is. Hieruit kan worden op gemaakt dat de PDL is gereduceerd met 1 decibel of meer. Het is duidelijk de dat de PDL volgens de uitvinding in zijn algemeenheid met ten minste 60% afneemt ten opzichte van de PDL volgens de stand van het techniek en dat het verschil in de PDL volgens de huidige H uitvinding en volgens de stand van het techniek toeneemt als het piek- H 20 verlies toeneemt.

H Figuur 7 is een blokdiagram dat de configuratie illustreert van een H inrichting voor het vervaardigen van vezelroosters met een grote periode volgens een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De H inrichting van figuur 7 omvat een ultraviolette laserbron 700, een lens 702, 25 een amplitudemasker 704, een optische vezel 710 en een optische vezel- I houder 712.

De werking van de ultraviolette laser-bron 700, de lens 702 en het amplitudemasker 704 is hetzelfde als de werking van de hiermee overeen- stemmende onderdelen van figuur 4, met uitzondering van het feit dat de 30 beide einden van de optische vezelhouder 712, voor het ondersteunen van I 10 1 5 835 9 beide uiteinden van optische vezel 710, met dezelfde snelheid kunnen roteren, en dus dat de optisch vezel 710 kan roteren met een constante snelheid. Dit betekent dat de optische vezel 710 wordt geroteerd door rotatie van de optische vezelhouder 712, waarbij het ultraviolette laserlicht wordt 5 gestraald door het amplitudemasker 704 en daarbij wordt gestraald op de optische vezel 710, terwijl de optische vezel wordt geroteerd. Dit vindt dusdanig plaats dat het brekingsindexprofiel de kern van de optische vezel 710 isotroop is in de richting die loodrecht staat op de as van de vezelkern, dat wil zeggen in een doorsnederichting van de kern van de optische 10 vezel 710.

Figuur 8 is een blokdiagram van een configuratie van een inrichting voor het vervaardigen van vezelroosters met een lange periode volgens weer een andere uitvoeringsvorm van de huidige uitvinding. Het apparaat in figuur 8 omvat een ultraviolette laser-bron 800, een lens 802 en een 15 amplitudemasker 804, alsmede een optische vezel 812 en reflectie lichamen 814. De reflectielichamen 814 zijn aan de tegenover liggende zijde gelegen van de optische vezel 812 ten opzichte van het amplitudemasker 804.

De werking van de ultraviolette laserbron 800, de lens 802 en het amplitudemasker 804 zijn hetzelfde als die van de hiermee corres-20 ponderende delen van figuur 4, met uitzondering van het feit dat het door de laser uitgestraalde licht door het amplitudemasker 804 en door en/of langs de optisch vezel 812 zodanig door de reflectielichamen 814 wordt gereflecteerd dat het licht opnieuw naar de optische vezel wordt gestraald, zodat de brekingsindex van de kern van de optische vezel 812 isotroop verandert, 25 gezien vanuit de doorsnede van de kern van de optische vezel 812.

Volgens de uitvinding wordt bij het vervaardigen van een vezelrooster met een lange periode de brekingsindex van de optische vezelkern verstoord door het bestralen van de gedraaide optische vezel met ultraviolet licht of door het bestralen van de optische vezel terwijl de 30 optische vezel wordt geroteerd, zodat in beide gevallen het profiel van de 10 1 5 835 H brekingsindex van de kern van de optische vezel isotroop uitmiddelt over de lengte van het rooster. Hierdoor kunnen volgens de uitvinding vezelroosters met een lange periode worden verkregen die minder polarisatie-afhankelijk zijn dan vezelroosters die verkregen zijn volgens een werkwijze volgens de 5 stand van de techniek.

I 1015835

Claims

11. *

1. Een inrichting voor het vervaardigen van vezelroosters met een lange periode, omvattende: een optische vezel waarvan één uiteinde ten minste éénmaal geroteerd is ten opzichte van het andere uiteinde; 5 een ultraviolette laser-bron; en een amplitudemasker dat boven de optische vezel is opgesteld voor het in periodieke afstandsintervallen overbrengen van licht dat is uitgezonden door de ultraviolette laserbron.

2. Een inrichting volgens conclusie 1, waarbij de optische vezel verder 10 een optische vezelhouder omvat voor het fixeren van één uiteinde van de optische vezel en het ten minste éénmaal roteren van het andere uiteinde van de optische vezel ten opzichte van het gefixeerde uiteinde van de optische vezel, waarbij het geroteerde uiteinde van de optische vezel wordt ondersteund.

3. Een inrichting volgens conclusie 1, voorts omvattende: een optische vezelhouder voor het met dezelfde snelheid roteren van beide uiteinden van een optische vezel waarbij beide uiteinden van de optische vezel worden ondersteund;

4. Een inrichting volgens een der voorgaande conclusies, voorts 20 omvattende: reflectielichamen die aan de tegenovergelegen kant van de optische vezel ten opzichte van het amplitudemasker zijn opgesteld, voor het reflecteren van licht dat door de optische vezel is gestraald.

5. Een vezelrooster met een grote periode, vervaardigd volgens een 25 werkwijze omvattende: het ten minste éénmaal draaien van de optische vezel; 1015835 het bestralen van de gedraaide optische vezel met periodieke H afstandsintervallen; en H het terugdraaien van de gedraaide optische vezel.

6. Een vezelrooster volgens conclusie 5, vervaardigd volgens de 5 werkwijze die voorts omvat: het met dezelfde snelheid roteren van beide uiteinden van de optische vezel; en het met periodieke afstandsintervallen bestralen van de roterende optische vezel. I i o 1 ς « 3 5