TW408232B - Amplitude mask, and apparatus and method for manufacturing long period grating filter using the same - Google Patents

Description

五 408232

'發明説明（ <發明之範圍> 本發明係關於光學被動元件，尤其是關於 =及利用該振幅光罩製造長週期細慮波器 <發明之背景> 隨著光學通訊的發展，做為一種光學被動元件 期光柵渡波器頗為引人>主目。長㈣光栅渡波器魚 模式相輕合，其中光線經過光纖的核心達於一外 而藉對紫外線敏感的光纖核心折射率的週期動^ 造該渡波器。亦即曝露於光線部分的折射率增加^曰= 露部分則不變動，於是產生折射率的週期性變動。知 合核心模式於外殼模式，須滿足下列的方程式工：J β〇〇-β； 2π 1\ -(1) (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁} ο 裝· 、1Τ 其中L為植心模式的傳播常數，以為第n 殼模式的傳播常數，而Λ為光柵週期。 當2 π η λ (於此η為折射率）代入式（1)的冷中時， 式1成為nc。一nc产λ/Λ。由是必須決定週期八與折射率之 差（nc<J~ncl)以便耦合某一波長於外殼模式。折射率的 =:藉適當的照射紫外雷射光於對紫外線敏感的光纖而 第1圖係表示一種傳統長週期光柵濾波器製造裝置的 方塊圖。參照第1圖，傳統長週期光柵濾波器的製造裝置 " 堃齊印令央標隼苟貝工消費合阼社印裝 本紙張尺度適财關( CNS ) ( 21〇1^97公釐 408232 A7 B7 五、發明説明（二） 堕青郎中央標隼局員工消費合作社印製 包括一高輸出激元雷射光源100，一鏡子102，一透鏡 104 ’ 一石夕石光罩1〇6，及一光纖1〇8。從光源1〇〇發射紫 外雷射光。鏡子102變更光源100發射的雷射光路徑。透 鏡104調整經鏡子1〇2調整路徑後的雷射光的焦點。矽石 光罩106選擇性的讓已通過透鏡1〇4的雷射光通過。光纖 108具有一核心，在其中藉受通過矽石光罩1〇6至於光纖 108的雷射光的照射而形成長週辦光柵。 當雷射光通過透鏡104照射於與矽石光罩1〇6接觸的 光纖108時’光纖1〇8的折射率在通常週期下變動，而長 週期光栅形成於光纖108上。於此光線利用此光源11〇通 過光纖108而被探測器112所探測，於是得到長週期光栅 濾波器的光學特性》 如上揭描述的長週期光柵濾波器製造裝置，梦石光罩 106含有以塗佈與圖樣化鉻(Cr)於矽基板上而獲得的鉻圖 樣。雷射光選擇性的由這些鉻圖型通過。但鉻圖樣有一破 壞臨界值100mJ/Cm2，無法有效利用高輪出激元雷射光。 同時矽石光罩係由形成鉻圖樣於矽基板上而製成，因此只 具一由原始設計圖樣所決定的週期。於是為了得到具有不 同週期的長週期光栅濾波器，就需要具有不同週期的各種 振幅光罩，因而增加了製造成本。 <發明之總論：> 為了解決上揭諸問題，本發明的一個目的在提供一種 振幅光罩，其中含有兩個耦合的光罩，而每一光罩具有一 通常週期而其週期藉以既定角度以反向回轉該二光蕈連 (請先聞讀背面之注意事項存填寫本頁) .裝· 訂 -d. 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4祕心7公瘦） 408232

、發明説明（ A7 經濟部中央橾準局負工消費合作杜印^ 動，及利用該振幅光罩來製造一種長週期光柵濾波器 的裝置與方法。 —由疋，為了達成上揭目的，茲提供一種振幅光罩，當 長週期光柵藉選擇性的通過雷射光至域來製造時，以 、振幅光罩職性㈣過雷射光錢纖。雜幅光罩包 括：兩個光罩，具有可週期性的线通過雷射光的區域與 阻止雷射光通過的區域，其中該二光罩連續互以反向回 轉，因此可通過區域的週期乃得連續變動。 為了 Ϊίj目的，茲提供一種長週期光柵濾波器製 造裝置’其中包括：-雷射光源用以發射雷射光；一振幅 光罩部分，其週期的控制法係藉重疊兩光罩，其每一光罩 各有預定週期者，並將兩個重㈣光罩回轉—蚊肖 其選擇性的依所㈣週_财射光缝形成長週期先 栅的光纖；及i轉機構用以反向回轉該兩光罩以既定角 度。 、為了 目的，兹提供—種長_光_波器製 造裝置。、。· -雷射光源；一鏡子用以變動 源發射的雷射光透鏡㈣調整已變動路徑的雷射 光焦:丄一部分’其週期的控制法係藉重疊兩光 罩t Λ Λ預定週期者，並將兩個重叠的光罩回 轉一既定角度使其選擇性的依所控制通過已經過透鏡的 雷射光至-欲形成長週期光儀探顧用以探測 形成於光纖上的長_光㈣波n吨合峰值；及一控制 器用以控制振幅光罩的週期來藉由探測器㈣在輛 (请先閱讀背面之fi意事項界填寫本頁) -裝

、1T 本紙掁尺度適用中國國家標準（CNS )八4現格UIOXM7公釐} 408232 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 、發明説明（ί^ί ) 值的波長獲得所望耦合峰值波長。 為了達成上揭目的’紐供—種長週期光減波器的 仏方法，其中包括的步驛有：重4兩個光罩’各光罩已 通過雷射光的通過區域與不通過區域互 向回轉該二光罩；經過在既定週期形成於兩個已回轉的光 罩的通過區域’照射雷射光於光纖並形成一長週期光概於 ，纖上，及藉通過光線於已形成有長週裨光柵的光纖來測 定由於長週期光柵所成的耦合峰值，並控制兩光罩所回轉 的回轉角而測得在一所望波長的耦合峰值。 <附圖的簡單說明> 本發明的上揭目的與優點可參照所附圖示閱讀本發 明較佳實施例的詳細說明而得以更為明暸，附圖為： 第1圖為傳統長週期光柵濾波器製造裝置的示意方塊 圖； 弟2圖為說明形成本發明裝置所用光罩的構造圖； 第3圖說明第2圖中的兩個光罩經反向回轉一既定角 度.而獲得所望週期的結果； 第4圖表示依照第3圖的回轉角所決定的振幅光罩週 期； 第5圖說明兩個光罩經回轉一較大於第3圖中所示的 角度的情形； 第6圖之曲線表示振幅光罩週期隨回轉角（α)的變動 情形’所用光罩的週期Λ〇為100卿；及 弟7圖為使用本發明振幅光罩部分的長週期光櫥滤波 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公漦） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

f A7 _______B7 五、發明説明（f ) 器製造裝置的示意方塊圖。 <圖示中元件名稱與符號對照> 100 高輸出激元雷射光源 304 第一基板 102 鏡子 306 第二基板 104 透鏡 308 雷射光通過區域 106 矽石光罩 500 兩光罩 108 光纖 502 光纖或光波導方向 110 光滹 700 激元雷射光源 112 探測器 702 鏡子 200 薄金屬基板 704 透鏡 202 通過區域 706 振幅光罩部分. 204 ’不通過區域 710 光源 300 兩光罩 712 探測器 302 ： 光纖或光波導方向 714 控制器 f請先閲讀背面之注意事項再棟轉本買j -、1T· <較佳具體實施例之詳細描述> 第2圖說明形成本發明裝置所用光罩的構造圖。第3 圖.說明第2圖中的兩個光罩經反向回轉一既定角度而獲得 所望週期的結果。第2圖中的光罩包括有通過區域2〇2可 通過週期（Λ〇 = 2d)為卿的數百倍的光與不通過區域2〇4形 成於一 0.2 mm厚的薄金屬基板2〇〇上，亦即一不錄基板。 通過區域202係以二氧化碳雷射石印法或化學蝕刻法形 成。金屬基板200清除破壞臨界值所生成的各種限制，而 得以使用局功率紫外雷射光做為光源。雷射光經可通過區 域202，因而提高光波導的折射率。金屬部分形成的不通 -_Μ' 經濟部宇央標準局負工消費合作社印製

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40B23S A7 B7 五、發明説明（t ) 過區域204則阻擋紫外雷射光。 本發明中’振幅光罩包括有第2圖所示的兩個固定光 罩’重疊於一回轉型架（未標示）上，然後各自經精確的 回轉。第3圖表示兩個光罩300回轉a。。於此參考標號 3〇2為光纖或光波導的方向，參考標號3〇4與3〇6代表第 一與第二基板，各回轉α。，參考標號308代表雷射光通 過區域’而Λ乃代表本發明振幅祀罩之週期。 如第4圖所示，振幅光罩的週期八隨回轉角（“）來決 定如下式(2): ' .(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I I - . 裝· xcoscx = a1 = a2 xs//?2a=cf Λ dcosot sin2a 2心Λ0 2A0cosa sin2<x -(2) ，-ιτ Λ 其中Λ〇為光罩的週期。 第5圓表示_光罩轉—較第3gj所示回轉角 ϋ大Γ?。)角。於此糊票號502代表光纖或光波導# 光罩的週期在回㈣大於第3圖所牙 …收成較小。第6圖為一曲線圖 拇週期隨回轉角⑷的變動情形，所用光罩2 圖，㈣光罩的光柵週期可以從二; 連續控™^ 第7圖為使用本發明聽光罩部分的長軸光拇爐滅 k- 經濟部中央標準局貝工消費合作.社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408232 Α7 ---- Β7 五、發明説明（1J ) ' 示意方塊圖。參照第7圖，長週期光柵遽波 态製这裴置中包含一激元雷射光源700，一鏡子702，一 透鏡704, 一振幅光罩部分7〇6，一光纖7〇8，一光源71〇， ^探測器712 ’及一控制器714。鏡子702變動激元雷射 光源700所發射雷射光的路徑。透鏡7Q4調整經鏡子702 已變動路徑的雷射光的焦點。振幅光罩部分706選擇性的 讓已通過透鏡704的雷射光通過，並且包括有第2圖所示 的兩個固定光罩重疊於一回轉型架（未標示）上，然後各 光罩經精確回轉。光纖708具有一核心於其中藉通過振幅 光罩706的雷射光的照射形成長週期光柵。探測器ye探 測通過已形成有長週期光柵在其上的光纖7〇8的光學特 性。控制器714依照探測器712所探測耦合峰值控制振幅 光罩部分106的週期。 於此耦合峰值乃意指由於在一長週期光柵中各波長 的核心模式耦合於外殼模式，於是不活動比變成最大。 下文中描述利用長週期光柵濾波器製造裝置來製造 長週期光柵濾波器的方法。首先將激元雷射光源700所產 生的雷射光經鏡子702與透鏡704照射接觸於振幅光罩部 分706的光纖708。經通過振幅光罩部份706的雷射光照 射的光纖708的一部分其折射率乃變動以致形成長週期光 柵。此時形成有長週期光栅的光纖708讓光源710所產生 的光通過，而探測器712探測通過光纖708所通過光的強 度與波長。控制器714控制振幅光罩的週期而從光纖708 獲得所望耦合峰值波長。 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210XW祕釐） (請先閱讀背面之注項再填寫本萸) *装. 'τ A7 40823g B7 五、發明説明（多） 在本發明的振幅光罩中，各具有通.常週期的兩個光罩 互以反相回轉，是以其週期隨回轉角而變。因此振幅光罩 的適期得以連續變動。同時當製造長週期光柵濾波器時， 可採用週期可以調整的振幅光罩以代替只有一個週期的 矽石光罩，由是可得到對週期敏感的耦合峰值波長。 綜上所述，僅為本發明之一較佳實施例，並非用來限 定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所做之 同等變更與修飾，應皆為本發明專利範圍所涵蓋，特此聲 明。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 10 本紙浪尺度適用中國國家標华（CNS ) Λ4規格（21〇X：297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408232 _____ . D8 1 /種振幅光罩，當藉選擇性的通過雷射光至光纖來製 造一長週期光柵時用以週期性的通過雷射光至該光纖 者’包括： 兩僻光罩，具有以週期性交替的通過區域用來通過雷 射光及不通過區域用來阻止雷射光的通過； 其中該二光罩連續互以反向回轉，因此連續變動可通 過區域的週期。 2_如申"奢專利範圍第1項之振幅光罩，其中所述光罩的 基板係由一種金屬形成。 3·如申請專利範圍第1項之振幅光罩，其中所述振幅光 罩的週期（Λ)係以下式決定： 2A0cosot 八=- s/n2a 其中Λ〇為光罩之週期，a為該二光罩之回轉角。 4. 一種長週期光柵濾波器的製造裝置，包括： 一雷射光源用以發射雷射光； 一振幅光罩部分其週期係藉各具有一既定週期的兩個 光罩重疊且回轉該重疊的兩光罩以一既定角度來控 制’而該光罩部分選擇性的依照所控制的逍期通過雷 射光至欲形成長週期光柵的光纖；及 一回轉機構用以互相反向回轉該二光罩以一既定角 度。 5，如申請專利範圍第4項之長週期光柵濾、波器的製造裝 ----- π 本紙張尺度適用中國國冢標华（CNS )八4祕（210χ297公嫠] '- ^-------’------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ 經濟部中央襟準局貝工消費合作社印製 408232 as C8 ---——__D8 、申請專利範圍 置，更包括： 一第二光源； 一探測器，當該第二光源所產生的光照射於已形成有 長週期光柵的光纖另一端時，從該已形成有長週期光 柵的光纖的一端探測該長週期光栅濾波器的耦合峰 值；及 ° 一控制器，藉從該探測器接受在耦合峰值的波長來控 制該回轉機構以獲得所望耦合峰值波長。 二 6·如申請專利範圍第4項之長週期光柵濾波器的製造裝 置，其中所述光罩的基板材料為一種金屬。 7.如申請專利範圍第5項之長週期光柵遽波器的製造裝 置，其中所述振幅光罩的週期（Λ)係以下式決定： λ . 2A0cosa stn2<x 其中Λ〇為光罩之週期，α為該光罩之回轉角。 —種長週期光柵濾波器的製造裝置，包括： 一雷射光源； =鏡子，用以變動該雷射光源所發射的雷射光白 —透鏡用以調整其路徑已被改變的雷射光 =光罩部分其週期係藉各具有一既定週二 =罩重Φ且回轉該重疊的兩光罩以—既定角产身 制’而該料部分卿性騎控_週期^ 12 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) © 裝. 訂 本紙張歧適用中關家^^τγ4^Γ2ι〇χ歸董丁 408232 A8 BS C8 D8 9. 申請專利範圍 經過該透鏡的雷射光至欲形成長週期光柵的光纖； 一探測㈣喊卿成闕錢切長職光栅滤波 器的耦合峰值；及 —控制器，藉從該探測器接受在耦合峰值的波長來控 制該振幅光罩的週期以獲得一所望之耦合峰值波長。 —種製造長週期光柵濾波器的方法，其包括的步驟 為： 韋疊雨侗光罩’各光罩已通過雷射光的通過區域與不 通過區域互相交替，且互以反向回轉該二光罩； 經過在既定週期形成於該二已回轉的光罩的通過區 域’照射雷射光於光纖並形成一長週期光柵於該光纖 上；及 藉通過光線於已形成有長週期光栅的該光纖來測定由 於該長週期光柵所造成的耦合峰值，並控制該二光罩 所回轉的回轉角而測得在一所望波長的耦合峰值。 請 先 閲 讀 背 Sr 之 注 裝 訂 m濟印中央標率局負工消費合作社印製 3 一 辦 本紙張尺度逋用中國國家椟準（CNS ) A4规格（210X297公釐）