DE19605062C1

DE19605062C1 - Verfahren zur Erzeugung eines langen Bragg-Gitters in einer optischen Monomodefaser

Info

Publication number: DE19605062C1
Application number: DE1996105062
Authority: DE
Inventors: Ingolf Dipl Ing Baumann; Johann Dipl Ing Meisner
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1996-02-12
Filing date: 1996-02-12
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2016-02-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines langen Bragg-Gitters in einer optischen Monomodefaser. Derartige Bragg-Gitter sind für eine Reihe von Anwendungen, so z. B. für Dispersionskompensation, interessant. Die realisierbare Gitterlänge ist durch die bisherigen Herstellungsverfahren i.a. jedoch begrenzt.

Aus der WO 92/07289 ist ein Verfahren zur Erzeugung langer Bragg-Gitter in optischen Fasern bekannt, bei dem nach einem Einschreibevorgang die Faser so weiterbewegt wird, daß das sich anschließende, unbelichtete Faserstück und ein Teil des bereits hergestellten Bragg-Gitters in den Belichtungsbereich gelangen. Anschließend wird ein erneuter Einschreibevorgang vorgenommen. Zwischen dem bereits hergestellten Bragg-Gitter und dem weiteren Bragg-Gitter ist die Phasenlage rein zufällig und bei dem beschriebenen Verfahren nicht von Interesse.

In Electronics Letters, Vol. 30, Nr. 9 (1994), Seiten 707 bis 709, wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine in Faserlängsrichtung bewegbar gehalterte optische Monomode-Faser verwendet wird und das Bragg-Gitter als Gitter höherer Ordnung unter Verwendung einer Amplitudenmaske ausgeführt wird. Dabei ist die maximale Länge des Gitters durch die Maße der Maske bestimmt und außerdem entstehen durch die Amplitudenmaske im Gegensatz zur Phasenmaske erhebliche Leistungsverluste.

Aus IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 7, Nr. 1 (1995), Seiten 78 bis 80, wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung langer Gitterstrukturen beschrieben. Die mit diesem Verfahren nach einander geschriebenen Bragg-Gitter haben zwar zueinander eine bestimmte Phasenlage. Diese Phasenlage wird jedoch nicht über eine optische Auswertevorrichtunge erfaßt und feinabgestimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein technologisch einfaches Verfahren zur Erzeugung eines langen Bragg-Gitters in einer optischen Monomodefaser anzugeben, dessen spektrale Eigenschaften besser bestimmt werden können.

Die Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 genannten Verfahrensschritten gelöst. Vorteilhafte Varianten des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wesentlich an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die Länge des Bragg-Gitters durch einzelne, aufeinander folgende Einschreibvorgänge erreicht wird. Durch die Auswertung der in Querrichtung transmittierten Strahlungsintensität des bereits mit einem Bragg-Gitter versehenen Teils der Faser, bei erneuter leistungsarmer Belichtung der Faser, wird dieses Teilstück in eine bestimmte Phasenlage gebracht, und an das bereits vorhandene Bragg-Gitter ein oder mehrere weitere Gitter angesetzt.

Dabei können die im Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte mit den in den Unteransprüchen genannten Schritten variiert werden.

Mit dem Verfahren können Gitter üblicher Länge von 100 mm nahezu beliebig verlängert werden.

Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß ohne größeren zusätzlichen technischen Aufwand nahezu beliebig lange Bragg-Gitter herstellbar sind.

Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Phasenmaske als Strahlteiler und zwei Spiegeln zur Überlagerung der Teil strahlen;

Fig. 2 eine zu Fig. 1 gehörige Darstellung mit einer Phasenmaske am Ende der Faser;

Fig. 3 eine Anordnung gemäß Fig. 1 mit einer Einrichtung zur Erfassung der Leistungsverteilung;

Fig. 4 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit verstellbaren Spiegeln;

Fig. 5 eine Anordnung gemäß Fig. 4 mit einer Einrichtung zur Erfassung der Leistungsschwankung;

Fig. 6 eine Anordnung zur Erfassung der Leistungsschwankungen bei Feinabstimmung der Phasenlage zwischen dem bereits geschriebenen Gitter und dem Interferenzstreifen muster.

Die Fig. 1 bis 6 stellen Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Fig. 1 zeigt eine Monomodefaser 1 mit dem Belichtungsbereich 2. Auf das einzuschreibende Bragg-Gitter 4 ist die Spiegelanordnung 5 gerichtet. Der Strahl 7 des Einschreiblasers trifft auf eine gechirpte Phasenmaske 6 als Strahlteiler.

In der Fig. 2 ist die Spiegelanordnung 5 an das Ende der gechirpten Phasenmaske 6 verschoben.

Nach der Fig. 3 ist ein Sensor 8 mit örtlicher Auflösung dem Bragg-Gitter 4 zugeordnet und mit einer Einrichtung 9 zur Anzeige der Leistungsverteilung verbunden.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist die Spiegelanordnung 5 im Spiegelwinkel korrigierbar und der Sensor 8 mit einer Einrichtung 10 zur Anzeige der Leistungsverteilung verbunden.

Nach der Fig. 5 ist für den Sensor 8 eine Einrichtung 11 vorgesehen, die die Leistungsschwankung entsprechend der Faserbewegung erfaßt. Die Monomodefaser 1 wird mit geringer Bewegung 12 gegenüber der Phasenmaske 6 kleiner/gleich einer Gitterperiode bewegt.

Die Anordnung gemäß der Fig. 1 (entsprechend Anspruch 4) besitzt eine gechirpte Phasenmaske 6 als Strahlteiler und in der Spiegelanordnung 5 zwei Spiegel zur Überlagerung der beiden Beugungsmaxima 1. Ordnung. Die Phasenmaske ist homogen gechirpt.

Zuerst erfolgt die Abbildung des Beugungsbildes der Phasenmaske 6 in der Monomodefaser 1, wobei die Monomodefaser 1 und die Phasenmaske 6 gemeinsam bewegt werden. Wird das Ende der Phasenmaske 6 erreicht (Fig. 2), muß die Phasenmaske 6 so verschoben werden, daß der Anfang der Phasenmaske 6 erneut belichtet wird (Fig. 3). Diese Belichtung wird mit geringer Leistung durchgeführt, um die Beeinflussung der Kernbrechzahl der Monomodefaser 1 so gering wie möglich zu halten. Während der Belichtung wird die örtliche Verteilung der Dämpfung der transmittierten Leistung in Querrichtung der Monomodefaser 1 bestimmt. Da beide periodischen Strukturen nicht in ihrer Periodizität übereinstimmen, kommt es zu örtlichen Schwankungen der transmittierten Leistung in Querrichtung der Monomodefaser 1. Nun wird die Spiegelanordnung 5 so nachjustiert, daß die Periodizität von Bragg-Gitter 4 und Interferenzstreifenmuster übereinstimmen und sich hinter der Monomodefaser 1 eine örtlich konstante Leistung einstellt (Fig. 4). Jetzt kann mit einer kleinen Bewegung von Monomodefaser 1 oder Phasenmaske 6, die kleiner, höchstens gleich einer Periode des Bragg-Gitters 4 sein muß, die Gesamtschwankung der in Querrichtung der Monomodefaser 1 transmittierten Leistung ermittelt werden und die gewünschte Phasenlage, mit der das Gitter weiter eingeschrieben werden soll, eingestellt werden (Fig. 5).

Die Fig. 6 verdeutlicht, wie die sich überlagernden Teilstrahlen 13 des UV-Lichts ein Interferenzstreifenmuster 14 bilden. Dieses Interferenzstreifenmuster kann, wenn es in richtiger Phasenbeziehung zum bereits geschriebenen Bragg-Gitter 4 liegt, durch den Fasermantel 1b und die Gittersegmente 4 im Faserkern 1a mit geringer Dämpfung der transmittierenden Leistung in Querrichtung der Monomodefaser 1 hindurch auf den Sensor 8 gelangen und mit der Einrichtung 11 ausgewertet werden.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung eines langen Bragg-Gitters in einer optischen Monomodefaser (1), bei dem

a) in einem ersten Einschreibvorgang eine Phasenmaske (6) zusammen mit der Monomodefaser (1) relativ zu einer Bestrahlungsvorrichtung (5, 7) bewegt werden, wobei ein Faserstück mit einem ersten eingeschriebenen Gitter (4) einer bestimmten Länge durch die Bestrahlung entsteht,
b) die Monomodefaser (1) in ihrer Längsrichtung (12) relativ zur Phasenmaske (6) so weit bewegt wird, bis das von der Bestrahlungsvorrichtung (5, 7) in der Monomodefaser (1) erzeugte Interferenzstreifenmuster (14) zu einem bestimmten Teil mit dem ersten Gitter (4) überlappt,
c) eine optische Auswertevorrichtung (8, 9; 10; 11) die von der Monomodefaser (1) in deren Querrichtung im genannten bestimmten Teil transmittierte Strahlungsintensität erfaßt und dabei zur Feinabstimmung der Phasenlage zwischen dem ersten Gitter (4) und dem Interferenzstreifenmuster eine unter b) beschriebene Relativbewegung solange ausgeführt wird, bis die Auswertevorrichtung (8, 9; 10; 11) eine bestimmte Intensitätsverteilung in Faserlängsrichtung anzeigt, wobei die Strahlungsintensität beim Schritt c) kleiner ist als beim Schritt a),
d) ein zweiter Einschreibvorgang vorgenommen wird, bei dem das erste Gitter (4) durch ein zweites Gitter mit einer bestimmten Phasenlage zueinander verlängert wird und
e) die Schritte b) bis d) beliebig oft wiederholt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzstreifenmuster (14) äquidistante Perioden aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsvorrichtung (5, 7) eine Spiegelanordnung (5) mit drehbaren Spiegeln aufweist, mit der die Periodenlänge des Interferenzstreifenmusters (14) verändert werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenmaske (6) gechirpt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenmaske (6) gechirpt ist und die Monomodefaser beim Schritt c) mechanisch gespannt wird.