RU2104568C1 - Способ периодической модуляции показателя преломления в волоконном световоде - Google Patents
Способ периодической модуляции показателя преломления в волоконном световоде Download PDFInfo
- Publication number
- RU2104568C1 RU2104568C1 RU96124037/28A RU96124037A RU2104568C1 RU 2104568 C1 RU2104568 C1 RU 2104568C1 RU 96124037/28 A RU96124037/28 A RU 96124037/28A RU 96124037 A RU96124037 A RU 96124037A RU 2104568 C1 RU2104568 C1 RU 2104568C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- core
- laser
- refractive index
- radiation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 8
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 32
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области волоконной оптики и промышленно применимо при изготовлении длиннопериодных решеток показателя преломления, компенсаторов дисперсии, спектральных фильтров, каскадных конвертеров на вынужденном комбинационном рассеянии, датчиков физических величин и т.д. Для модуляции показателя преломления в волоконных световодах световод фиксируют в зажимах 4, с помощью микрометрического позиционера 7 с шаговым двигателем 8 устанавливают электроды 1, включают блок питания 5 электрической дуги 6 и прогревают световод в течение заданного времени, после чего блок питания дуги выключают. Далее смещают электроды 1 по оси Z световода 2 на период модуляции показателя преломления, после чего процесс повторяют. Управление шаговым двигателем 8 микрометрического позиционера 7 и блоком питания 5 электрической дуги 6 с соблюдением требуемой последовательности и периодичности операций осуществляется компьютером 12. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области волоконной оптики и промышленно применимо при изготовлении различных элементов, таких как длиннопериодные решетки показателя преломления, компенсаторы дисперсии, спектральные фильтры, каскадные конвертеры на вынужденном комбинационном рассеянии, датчики физических величин (показателя преломления, температуры, напряжений и т.д.), элементов для подавления излучения на заданных длинах волн, например пика усиленной спонтанной люминесценции на длине волны 1,53 мкм в эрбиевых волоконных усилителях, спонтанной люминесценции в области 1,06 мкм в неодимовых усилителях и лазерах, работающих в других спектральных диапазонах, а также для сглаживания спектра усиления эрбиевых волоконных усилителей, используемых, в частности, в системах со спектральным уплотнением каналов.
Известен способ модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода с оболочкой по его длине, включающий внешнее воздействие на световод [К.О. Hill, Y. Fujii, D.С. Johnson and В.S. Kawasaki. Photosensitivity in optical fiber waveguides: application to reflection filter fabrication. Appl. Phys. Lett. Vol. 32 (10), 647-649 (1978)]. Изменение показателя преломления происходит вследствие фоторефрактивного эффекта и обусловлено наличием дефектов, приводящих к появлению характерных полос в спектре поглощения сердцевины световода. Для этой цели используют аргоновый лазер с длиной волны излучения 480 нм и мощностью около 20 Вт. При этом имеет место двухфотонное взаимодействие. В волоконном световоде происходит интерференция входящего и отраженного от торца лучен, вследствие чего в световоде возникает периодическое изменение показателя преломления.
Недостатком этого способа является малое изменение показателя преломления Δn (≈ 10-6), невозможность варьирования периода формируемой решетки, высокая стоимость и сложность в эксплуатации устройства, реализующего данный способ.
Известен способ модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода с оболочкой по его длине, включающий внешнее воздействие на световод [G. Meltz, W.W. Merey, W.H. Glen. Formation of Bragg gratings in optical fibers by a transverse holographic method. Opt. Lett. 14 (15), 823-825 (1989)]. В данном способе на волоконный световод воздействуют лазерным излучением с длиной волны вблизи 240 нм, используя для этой цели излучение второй гармоники аргонового лазера, четвертой гармоники неодимового лазера, эксимерного лазера на основе KrF или лазера на красителе. Излучение второй гармоники аргонового лазера обладает достаточно большой мощностью (≈ 0,2 Вт) и длиной когерентности (≈ 5 см), поэтому с его помощью решетку в волоконном световоде формируют с использованием эффекта интерференции, направляя два пучка под углом θ (тэта) к поверхности световода. Изменяя угол тэта, можно варьировать период формируемой решетки. Аналогичным способом изменение показателя преломления может быть осуществлено при воздействии излучения четвертой гармоники неодимового лазера (мощность ≈ 1 Вт), длина когерентности которого составляет 2-3 см. Мощное излучение эксимерного лазера и лазера на красителе (>2 Вт) обеспечивает достаточно большое изменение показателя преломления (≈ 10-3). Однако излучение этих лазеров имеет малую длину когерентности (<1 мм), что не позволяет использовать эффект интерференции при сформировании длиннопериодных решеток показателя преломления. Такие решетки формируют с помощью амплитудных масок, обеспечивающих периодическое изменение интенсивности лазерного излучения по длине световода.
Наиболее близким к заявляемому является известный способ модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода с оболочкой по его длине, включающий внешнее воздействие на световод, во время периодического прерывания которого осуществляют относительное перемещение области внешнего воздействия вдоль оси волоконного световода на расстояние, кратное пространственному периоду изменения показателя преломления [К.О. Hill, F. Bilodean, В. Malo, D.С. Malo, D.С. Johnson, I.S. Kinner, "Efficient mode conversion in telecommunication fibre using externally writing gratings", Electron. Lett. 26 1270-1272 (1990)]. В прототипе фоточувствительный волоконный световод засвечивают со стороны боковой поверхности излучением KrF лазера, прошедшим через узкую щель. В области воздействия происходит фотоиндуцированное локальное увеличение показателя преломления, соответствующее записи единичного штриха решетки. Далее излучение прерывают, а световод перемещают вдоль его оси относительно лазерного пучка на длину, равную периоду решетки, после чего записывают следующий штрих решетки. Путем периодического повторения процедур засвечивания и перемещения световода вдоль его оси формируют периодическую последовательность участков сердцевины с разным показателем преломления (решетку).
Недостатками прототипа является сложность модуляции показателя преломления из-за использования ультрафиолетового лазерного излучения, а также необходимость использования специальных типов волоконных световодов с материалом сердцевины, обладающим фоточувствительностью. Последнее обстоятельство сильно ограничивает выбор световодов, пригодных для модуляции показателя преломления по методу прототипа. Кроме того, используемые в прототипе ультрафиолетовые лазеры обладают относительно высокой стоимостью, сложностью в эксплуатации и недостаточно высокой надежностью, а их излучение опасно для человека.
С помощью заявляемого изобретения решается задача упрощения модуляции показателя преломления.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода с оболочкой по его длине, включающем внешнее воздействие на световод, во время периодического прерывания которого осуществляют относительное перемещение области внешнего воздействия вдоль оси волоконного световода на расстояние, кратное пространственному периоду изменения показателя преломления, внешним воздействием вызывают изменение показателя преломления стекла за счет локальной термодиффузии в оболочку элементов, входящих в состав сердцевины, и/или локальную термодиффузию в сердцевину элементов, входящих в состав оболочки, причем воздействуют излучением электрической дуги или инфракрасного лазера.
В частности, воздействуют излучением СО-лазера, CO2-лазера, эрбиевого лазера или гольмиевого лазера.
В частности, воздействуют на волоконный световод с сердцевиной на основе кварцевого стекла, легированного азотом SiO2: N.
В частности, воздействуют на волоконный световод с сердцевиной, легированной фосфором, алюминием, натрием, калием, литием, цезием, германием и/или редкоземельными элементами.
В частности, воздействуют на волоконный световод с кварцевой сердцевиной И оболочкой, легированной фтором.
В частности, воздействуют на волоконный световод с сердцевиной, легированной германием и оболочкой, легированной фтором.
В частности, воздействуют на волоконный световод с оболочкой, легированной бором.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для модуляции показателя преломления с помощью электрической дуги; на фиг. 2 -блок-схема устройства для модуляци показателя преломления с помощью лазера; на фиг. 3 - характерный спектр пропускания созданной с помощью термодиффузии длиннопериодной решетки длиной 20 мм.
В устройстве для модуляции показателя преломления с помощью электрической дуги (фиг. 1) электроды 1 расположены перпендикулярно оси волоконного световода с оболочкой 2 и сердцевиной 3. Световод закреплен фиксаторами 4. Электроды подключены к блоку питания 5, задающему ток электрической дуги 6. С помощью микрометрического микропозиционера 7 с шаговым двигателем 8, предназначенного для перемещения электродов 1 вдоль оси световода, создаются периодические локальные области 9, в которых из-за термодиффузии показатель преломления сердцевины отличается от его значения в областях, не подверженных термодиффузии, как показано на приведенной на фиг.1 зависимости показателя преломления сердцевины n от координаты Z вдоль оси световода. Для контроля модуляции показателя преломления устройство (фиг.1) содержит источник белого света 10 и оптический спектроанализатор 11 (Anritsu MS95A). Компьютер 12 управляет шаговым двигателем 8 микропозиционера 7 и задает режим электрической дуги 6, управляя блоком питания 5. Программа для управления шаговым двигателем 8 микропозиционера 7 и блоком питания 5 электрической дуги 6 разработана в НЦВО и выполнена на языке программирования Паскаль, автор Васильев С.А.
В устройстве для модуляции показателя преломления с помощью лазера 13 (фиг. 2) лазерное излучение фокусируют линзой 14 на сердцевину световода 3. Время воздействия задают оптическим затвором 15, а перемещение световода относительно лазерного пучка 16 - микрометрическим позиционером 7 с шаговым двигателем 8, управляемым компьютером 12.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в новом механизме модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода. Если в прототипе показатель преломления изменяется вследствие фоторефрактивного эффекта при воздействии ультрафиолетовым излучением, то в предлагаемом изобретении - из-за термодиффузии элементов, входящих в состав сердцевины и/или оболочки при прогреве локального участка световода дуговым электрическим разрядом (фиг. 1) или излучением инфракрасного лазера (фиг.2). Результатом диффузии является локальное изменение показателя преломления сердцевины (запись одного штриха решетки). Полностью решетка формируется путем последовательной записи отдельных штрихов при смещения области нагрева вдоль оси волоконного световода на длину, кратную периоду решетки. Штрихи решетки можно записывать, последовательно смещая волоконный световод относительно источника нагрева (или наоборот) на один период решетки, на два периода, проходя дважды по одному и тому же участку световода и т.д.
Оптимальная температура и время записи штрихов решетки зависят от химических составов сердцевины и оболочки волоконного световода и могут быть определены экспериментально. В кварцевых световодах с сердцевиной, легированной GeO2, диффузия Ge протекает эффективно при температурах более 1400oC [ К. Shiraishi, Y. Aizawa, S. Kawakami "Beam expanding fiber using thermal diffusion of the dopant", Journal Of Lightwave Technology 8. no.8 (1990)]. Медленное протекание диффузии приводит к большим временам записи, а высокая температура, близкая к температуре плавления SiO2, может приводить к деформациям волоконного световода.
От этого недостатка свободны, в частности, кварцевые световоды с сердцевиной, легированной азотом или световоды с кварцевой сердцевиной и оболочкой, легированной фтором, поскольку коэффициенты диффузии N и F в Sio2, как показывает наш опыт, значительно выше, чем для Ge. Как следствие, их диффузия эффективно протекает при значительно меньших температурах, а для записи одного штриха решетки требуется значительно меньшее время.
Локальный нагрев волоконного световода обеспечивается дуговым электрическим разрядом переменного тока, поддерживаемым между вольфрамовыми электродами (аналогичным применяемому в установках для сварки волоконных световодов [Бубнов М.М., Макаренко А.Ю., "Минимизация оптических потерь при сварке одномодовых световодов", Электросвязь, 8, 45-46, 1990]). Выбором расстояния между электродами и тока дуги можно изменять длину зоны прогрева и температуру. В частности, расстояние между электродами может находиться в интервале от D до 100 D и более, где D - внешний диаметр оболочки волоконного световода, а ток 5 - 50 мА и более.
Для локального нагрева может быть использован лазер с длиной волны излучения, на которой материал световода имеет значительное поглощение (порядка 0,1 - 10 см-1). Для этой цели могут быть применены инфракрасные лазеры, например, СО-лазер (длина волны около 5 мкм), CO2-лазер (длина волны около 10 мкм), эрбиевый лазер (длина волны 2,76 мкм) и гольмиевый лазер (длина волны 2,94 мкм) [Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев и др. ; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.3. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.]. Хотя поглощение в чистом кварцевом стекле на длине волны излучения эрбиевого лазера составляет менее 5•10-2 см-1, оно может быть увеличено на несколько порядков за счет поглощения в колебательной линии ОН-связи в кварцевом стекле (2,76 мкм), содержащем гидроксильные группы.
С помощью электрической дуги может быть достигнут минимальный размер прогреваемой области, примерно равный внешнему диаметру волоконного световода (обычно 125 мкм). При воздействии излучением инфракрасных лазеров этот размер может составлять менее 10 мкм.
В длиннопериодных решетках из-за резонансной связи мод сердцевины с оболочки [А.М. Vengsarkar, Р.J. Lemaire, J.В. Judkins, V. Bhatia, J.E. Sipe, Т. Erdogan "Long-period fiber grating as band-rejection filters", in Proceedings of Conference on Optical Fiber Communications, OFC'95, OSA Technical Digest, vol. 8, postdeadline paper PD4-2, 1995] происходит селективная перекачка энергии из моды сердцевины в моду оболочки и ее быстрая диссипация, во внешнем полимерном покрытии, нанесенном поверх оболочки. Эти резонансные длины волн определяются периодом решетки и обычно составляют 200 - 400 мкм. Именно наличие этого эффекта служит доказательством существования модуляции показателя преломления волоконного световода.
По сравнению с прототипом заявляемое изобретение обладает следующими преимуществами:
- использование термодиффузии позволяет модулировать показатель преломления и в световодах со слабым фоторефрактивным эффектом;
- используется простой в изготовлении и эксплуатации, а значит, относительно дешевый источник нагрева - дуговой электрический разряд или инфракрасный лазер;
- излучение инфракрасного лазера и электрической дуги более безопасно для человека, чем излучение ультрафиолетового лазера.
- использование термодиффузии позволяет модулировать показатель преломления и в световодах со слабым фоторефрактивным эффектом;
- используется простой в изготовлении и эксплуатации, а значит, относительно дешевый источник нагрева - дуговой электрический разряд или инфракрасный лазер;
- излучение инфракрасного лазера и электрической дуги более безопасно для человека, чем излучение ультрафиолетового лазера.
Предлагаемый способ при использовании электрической дуги (фиг.1.) реализуется следующим образом. Волоконный световод со снятым полимерным защитным покрытием (фиксируется в зажимах 4, закрепленных неподвижно, далее, с помощью микрометрического позиционера 7 с шаговым двигателем 8 производят установку электродов 1 по оси z световода 2, соответствующую первой области изменения показателя преломления, после чего включают блок питания 5 электрической дуги 6 и производят прогрев световода в течение заданного времени, после чего блок питания дуги выключают. Далее с помощью микрометрического позиционера 7 с шаговым двигателем 8 производят смещение электродов 1 по оси z световода 2 на следующую область изменения показателя преломления, отстоящую от первой на период модуляции показателя преломления, после чего снова включают блок питания 5 электрической дуги 6 и производят прогрев световода в течение заданного времени, затем блок питания дуги выключают. Указанные операции повторяют периодически так, чтобы число их повторений соответствовало требуемому числу периодов модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода. Управление шаговым двигателем 8 микрометрического позиционера 7 и блоком питания 5 электрической дуги 6 с соблюдением требуемой последовательности и периодичности операций осуществляют компьютером 12 при выполнении соответствующей программы. Для контроля процесса формирования решетки показателя преломления регистрируют спектр пропускания волоконного световода, подверженного воздействию, с помощью оптического спектроанализатора 11 и источника белого света 10. Процесс может быть остановлен после достижения требуемой глубины пиков поглощения, соответствующих резонансному взаимодействию моды сердцевины с модами оболочки.
Для реализации предлагаемого способа с помощью инфракрасного лазера используют устройство (фиг. 2), где в отличие от устройства (фиг. 1) световод 2 фиксируют в зажимах 4, закрепленных на подвижной части микрометрического позиционера 7, который обеспечивает передвижение волоконного световода относительно пучка излучения 16 инфракрасного лазера 13, осуществляющего локальный прогрев световода. Пучок фокусируют линзой 14 и периодически прерывают оптическим затвором 15. Устройство (фиг. 2) работает по алгоритму, аналогичному описанному ранее для устройства (фиг. 1) и реализуемому компьютером 12.
С помощью заявляемого изобретения записывали длиннопериодные решетки в кварцевом волоконном световоде с сердцевиной из SiO2 : N диаметром 4,5 мкм и оболочкой из SiO2 диаметром 120 мкм, разницей показателей преломления сердцевины и оболочки Δn = 0,012, причем концентрация азота составляла 1 ат.%.
В первом варианте источником нагрева являлась дуговой электрический разряд 5 (фиг. 1). Дугу 5 перемещали вдоль оси световода с помощью микрометрического позиционера 6 на расстояние 250 мкм, контролируемое с точностью 10 мкм. Расстояние между электродами 1 и ток дуги 5 выбирали равными 150 мкм и 15 мА соответственно, так что размер области, где показатель преломления изменился, примерно равнялся диаметру световода. Этот размер контролировали с помощью микроскопа (по характерному размеру области свечения сердцевины ≈ 120 мкм). Время записи каждого штриха составляло 1 с. Шаг решетки 250 мкм, общее число штрихов - 80.
Спектр пропускания (фиг. 3) контролировали с помощью оптического спектроанализатора 13. На спектре видны семь пиков поглощения, соответствующие резонансной перекачке моды сердцевины в осесимметричные моды оболочки, имеющие разные поперечные индексы. Это однозначно свидетельствует о периодической модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода и формировании длиннопериодной решетки показателя преломления сердцевины.
Claims (5)
1. Способ модуляции показателя преломления сердцевины волоконного световода с оболочкой по его длине, включающий внешнее воздействие на световод, во время периодического прерывания которого осуществляют относительное перемещение области внешнего воздействия вдоль оси волоконного световода на расстояние, кратное пространственному периоду изменения показателя преломления, отличающийся тем, что внешним воздействием вызывают локальную термодиффузию в оболочку элементов, входящих в состав сердцевины, и/или локальную термодиффузию в сердцевину элементов, входящих в состав оболочки, причем воздействуют излучением инфракрасного лазера или электрической дуги.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при воздействии излучением инфракрасного лазера используют СО-лазер, СО2-лазер, эрбиевый лазер или гольмиевый лазер.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что воздействуют на кварцевый волоконный световод с сердцевиной, легированной азотом.
4. Способ по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что воздействуют на волоконный световод с сердцевиной, легированной фосфором, алюминием, натрием, калием, литием, цезием, германием и/или редкоземельными элементами.
5. Способ по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что воздействуют на волоконный световод с оболочкой, легированной фтором и/или бором.
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124037/28A RU2104568C1 (ru) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Способ периодической модуляции показателя преломления в волоконном световоде |
| UA98073810A UA47454C2 (ru) | 1996-12-20 | 1997-03-09 | Волоконный конвертор диаметра поля моды, способ локального изменения показателя преломления оптических волноводов и способ изготовления заготовок для оптических волноводов |
| KR1019980705813A KR100308312B1 (ko) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | 모드필드직경전환섬유,광도파관굴절계수국지변경방법및광도파관예비성형물제조방법 |
| DE0895103T DE895103T1 (de) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Faser-konverter des modenfelddurchmessers, verfahren zur lokalen veränderung des brechnungsindex von faseroptischen leitern und verfahren zur herstellung von preformen dafür |
| CN97192436A CN1099602C (zh) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | 模场直径纤维转换器、局部变化光波导折射率的方法以及制备光波导预制件的方法 |
| AU44048/97A AU707445B2 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Mode field diameter conversion fiber, method for locally changing the refractive index of optical waveguides and method for fabricating optical waveguide preforms |
| US09/101,425 US6125225A (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Mode field diameter conversion fiber, method for locally changing a refractive index of optical waveguides and method for fabricating optical waveguide preforms |
| GR990300031T GR990300031T1 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Fibre converter of the mode field diameter, method for locally modifying the refraction index of fiberoptic guides and method for preparing preforms therefor |
| PCT/RU1997/000278 WO1998028643A1 (fr) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Convertisseur a fibres du diametre de champ de mode, procede de modification locale de l'indice de refraction de guides a fibres optiques, et procede de preparation d'ebauches pour ces derniers |
| ES97942325T ES2133251T1 (es) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Fibra convertidora del diametro de campo modal, metodo para modificar localmente el indice de refraccion de guias de optica de fibras, y metodo para preparar preformas para ello. |
| JP52865998A JP3325901B2 (ja) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | 光ウェーブガイドの屈折率を局所的に変更するための方法 |
| EP97942325A EP0895103A4 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | FIBER CONVERTER OF THE MODE FIELD DIAMETER, METHOD FOR LOCAL MODIFICATION OF THE REFRACTION INDEX OF OPTICAL FIBER GUIDES, AND METHOD FOR PREPARING BLANKS FOR THE SAME |
| CA002242842A CA2242842A1 (en) | 1996-12-20 | 1997-09-03 | Mode field diameter conversion fiber, method for locally changing a refractive index of optical waveguides and method for fabricating optical waveguide preforms |
| JP2001104824A JP2001348241A (ja) | 1996-12-20 | 2001-04-03 | 光ウェーブガイドのためのプリフォームの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124037/28A RU2104568C1 (ru) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Способ периодической модуляции показателя преломления в волоконном световоде |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2104568C1 true RU2104568C1 (ru) | 1998-02-10 |
| RU96124037A RU96124037A (ru) | 1998-09-10 |
Family
ID=20188377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96124037/28A RU2104568C1 (ru) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Способ периодической модуляции показателя преломления в волоконном световоде |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2104568C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113189699A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-07-30 | 南京邮电大学 | 一种用于光纤微结构的加工设备和方法 |
-
1996
- 1996-12-20 RU RU96124037/28A patent/RU2104568C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| K.O.Hill. Applied Physics. 1978, v.32, N 10, p.647 - 649. G.Meltz. Optical Letters. 1989, v.14, N 15, p.823-825. K.O.Hill. Electronic Letters. 1990, N 26, p.1270 - 1272. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113189699A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-07-30 | 南京邮电大学 | 一种用于光纤微结构的加工设备和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6125225A (en) | Mode field diameter conversion fiber, method for locally changing a refractive index of optical waveguides and method for fabricating optical waveguide preforms | |
| Grobnic et al. | Fiber Bragg gratings with suppressed cladding modes made in SMF-28 with a femtosecond IR laser and a phase mask | |
| Mihailov et al. | Bragg gratings written in all-SiO/sub 2/and Ge-doped core fibers with 800-nm femtosecond radiation and a phase mask | |
| US5830622A (en) | Optical grating | |
| EP0793123B1 (en) | Optical signal shaping device for complex spectral shaping applications | |
| US6160944A (en) | Optical waveguide device | |
| CA3034584A1 (en) | Femtosecond laser inscription | |
| EP0840146B1 (en) | Method for making long-period fiber gratings | |
| Karpov et al. | Mode-field converters and long-period gratings fabricated by thermo-diffusion in nitrogen-doped silica-core fibers | |
| US7409133B2 (en) | Capillary waveguide tunable optical device | |
| RU2104568C1 (ru) | Способ периодической модуляции показателя преломления в волоконном световоде | |
| Malo et al. | Photosensitivity in optical fiber and silica-on-substrate waveguides | |
| Benoune et al. | LPFG implementation using electrical-arc and micro-deformations | |
| Kelleher et al. | Inscription of narrow-band fibre Bragg gratings with 264 nm femtosecond pulses | |
| Cui et al. | Femtosecond laser inscription-induced moiré superstructure fiber Bragg gratings | |
| Jiang et al. | Fabrication of dual-wavelength fiber Bragg grating with a longitudinal stretch | |
| Tang et al. | Strong fiber gratings written with a frequency-tripled Nd: YAG laser | |
| AU678892B2 (en) | Optical grating | |
| Grubsky | Long-period fiber gratings in WDM applications | |
| Malo et al. | Photosensitivity in optical fibers: detection, characterization, and application to the fabrication of in-core fiber index gratings | |
| Chan et al. | Ultra-compact long-period fiber grating and grating pair fabrication using a modulation-scanned CO2 laser | |
| Beresna | In-fiber devices via laser direct writing | |
| Harun et al. | Fabrication of fiber Bragg gratings in high germania boron co-doped optical fiber by the phase mask method | |
| Liu et al. | Long-period gratings written in the PANDA-Air fiber | |
| Yan et al. | Broadband WDM filter based on an improved long-period grating pair |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20041224 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061221 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20071227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101221 |