ITMI20001669A1 - Apparecchio per fabbricare reticoli di fibre ottiche a periodo lungo con bassa dipendenza dalla polarizzazione e reticoli di fibre ottiche a - Google Patents
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Description
SFONDO DELL'INVENZIONE
1. Campo dell Invenzione
La presente invenzione ha per oggetto un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre ottiche a periodo lungo con bassa dipendenza dalla polarizzazione, e reticoli di fibre ottiche a periodo lungo fabbricati dallo stesso apparecchio.
2. Descrizione della Tecnica Relativa
E' noto che un'induzione di perturbazioni nell'indice di rifrazione di un core di fibra ottica con l'uso di un raggio laser ultravioletto (UV) induce birifrangenza all'interno di una fibra ottica a causa di perturbazioni anisotrope nell'indice di rifrazione dal punto di vista della sezione trasversale del core. Nel 1994, A. M. Vensarkar, Qian Zhong, Dayl Inniss, W. A. Reed, P. J. Lemaire, e S.G. Kosinski, (“Birefringence reduction in side-written photoinduced fiber devices by a dual-exposure method” Opt. Lett., voi. 19, pp.
1260-1262, 1994), hanno stabilito che la birifrangenza è dovuta all'asimmetria geometrica rispetto alle condizioni produttive di irradiazione di un laser UV verso il lato laterale di una fibra ottica. La figura 1 mostra una perturbazione nell'indice di rifrazione riguardo ad una direzione di irradiazione di luce, quando della luce UV viene irradiata su un lato di una fibra ottica. Il riferimento 100 indica una fibra ottica, il riferimento 101 contrassegna l'indice di rifrazione di un cladding, il riferimento 102 indica l'indice di rifrazione di un core non irradiato di luce UV, ed il riferimento 103 indica l'indice di rifrazione del core quando è irradiato di luce UV. Dalla figura 1 risulta che l'indice di rifrazione di un core viene perturbato secondo la direzione di irradiazione di luce UV.
Nei reticoli di fibre ottiche, prodotti mediante perturbazioni nell'indice di rifrazione di un core di fibra ottica dovute all'irradiazione di luce UV, si utilizza anche un metodo di irradiazione asimmetrica a seconda delle condizioni di fabbricazione. In questo modo si genera una dipendenza dalla polarizzazione. In particolare la dipendenza dalla polarizzazione diventa grave nei casi di reticoli di fibre ottiche a periodo lungo che richiedono una perturbazione dell'indice di rifrazione di circa dieci volte maggiore di quella per reticoli di fibre Bragg o per reticoli di fibre a periodo corto. Questa caratteristica provoca una variazione nella perdita di inserzione dovuta alla polarizzazione di un dispositivo, cioè una perdita dipendente dalla polarizzazione (PDL) o una dispersione di polarizzazione modale (PMD), cosicché i reticoli di fibre ottiche a periodo lungo possono non essere adatti ad elementi ottici di comunicazione. In altre parole, l'irradiazione di luce UV su un solo lato di una fibra ottica induce un fenomeno di birifrangenza, in cui la fibra ottica ha indici di rifrazione diversi lungo il suo asse, cosicché i reticoli di fibre ottiche a periodo lungo sono dipendenti dalla polarizzazione.
La figura 2 è un grafico che rappresenta le caratteristiche di risposta PDL per quanto riguarda le lunghezze d'onda di reticoli di fibre ottiche a periodo lungo tradizionali e la figura 3 è un grafico che mostra una variazione nella PDL in funzione dei picchi di perdita di reticoli di fibre ottiche a periodo lungo tradizionali. Come illustrato nelle figure 2 e 3, nella trasmissione ottica, la PDL dei reticoli di fibre ottiche a periodo lungo aumenta con l'aumentare di un picco di perdita. Di conseguenza, un reticolo di fibre ottiche a periodo lungo con un grande picco di perdita ha una PDL significativamente grande. Per ridurre la grande PDL, è necessario ridurre la dipendenza dalla polarizzazione dei reticoli di fibre ottiche a periodo lungo.
RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
Un obiettivo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo con bassa dipendenza dalla polarizzazione, in cui si irradia luce ultravioletta (UV) dopo che un'estremità di una fibra ottica è stata ruotata almeno una volta rispetto alla sua altra estremità.
Un altro obiettivo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo con bassa dipendenza dalla polarizzazione, in cui si irradia luce UV ad una fibra ottica, le cui due estremità sono ruotate alla stessa velocità.
Un altro obiettivo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo con bassa dipendenza dalla polarizzazione, in cui si irradia luce UV su una fibra ottica, le cui due estremità sono fissate, e la luce UV, che è stata fatta passare attraverso la fibra ottica, viene riflessa assialmente per essere nuovamente irradiata sulla fibra ottica.
Un altro obiettivo delle presente invenzione è quello di mettere a disposizione un reticolo di fibre a periodo lungo con bassa dipendenza dalla polarizzazione che viene fabbricato con l'apparecchio di fabbricazione^
Per risolvere il primo obiettivo, la presente invenzione mette a disposizione un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre ottiche, laddove l'apparecchio comprende: una fibra ottica, una delle cui estremità è stata fatta ruotare almeno una volta rispetto all'altra estremità; una sorgente di luce laser ultravioletta; una maschera d'ampiezza disposta al di sopra della fibra ottica per trasmettere la luce emessa dalla sorgente di luce laser ultravioletta ad intervalli periodici.
Per risolvere il secondo obiettivo, la presente invenzione mette a disposizione un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre, laddove l'apparecchio comprende: un supporto di fibra ottica per ruotare entrambe le estremità di una fibra ottica alla stessa velocità mentre si supportano le due estremità della fibra ottica; una sorgente di luce laser ultravioletta; una maschera d'ampiezza disposta al di sopra della fibra ottica, che viene ruotata mediante il supporto della fibra ottica, per trasmettere la luce laser ultravioletta emessa dalla sorgente di luce laser ultravioletta alla fibra ottica ad intervalli periodici.
Per risolvere il terzo obiettivo, la presente invenzione mette a disposizione un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo, laddove l'apparecchio comprende: una sorgente di luce laser ultravioletta; una maschera di ampiezza, disposta sopra una fibra ottica, per trasmettere la luce emessa dalla sorgente di luce laser ultravioletta alla fibra ottica ad intervalli periodici; e corpi riflettenti, installati sul lato opposto della fibra ottica rispetto alla maschera di ampiezza, per riflettere la luce che è passata attraverso la fibra ottica.
Per risolvere il quarto obiettivo, la presente invenzione jnette a disposizione un reticolo di fibre a periodo lungo, fabbricato con un procedimento comprendente: torcere almeno una volta una fibra ottica; irradiare luce sulla fibra ottica torta ad intervalli periodici; e svolgere la fibra ottica torta.
Per risolvere il quarto obiettivo, la presente invenzione mette inoltre a disposizione un reticolo di fibre a periodo lungo, fabbricato con un procedimento comprendente: ruotare entrambe le estremità di una fibre ottica alla stessa velocità; ed irradiare luce sulla fibra ottica che è stata ruotata ad intervalli periodici.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
I suddetti obiettivi ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiari dalla seguente descrizione dettagliata di forme di esecuzione preferite dell'invenzione sulla base dei disegni allegati, nei quali:
Figura 1 è un grafico rappresentante una perturbazione dell'indice di rifrazione rispetto ad una direzione di irradiazione di luce, quando si irradia luce ultravioletta (UV) soltanto su un lato di una fibra ottica;
Figura 2 è un grafico rappresentante le caratteristiche di perdita dipendente dalla polarizzazione (PDL) rispetto alle lunghezze d'onda di reticoli di fibre a periodo lungo tradizionali;
Figura 3 è un grafico rappresentante una variazione nella PDL in relazione ai picchi di perdita di reticoli di fibre a periodo lungo tradizionali;
Figura 4 è un diagramma a blocchi rappresentante la configurazione di un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo secondo una forma di esecuzione della presente invenzione;
Figura 5 è una vista concettuale di una variazione nell'indice di rifrazione quando una fibra ottica torta viene svolta dopo che un reticolo è stato fabbricato sulla fibra ottica torta;
Figure 6 A e 6B sono grafici che illustrano i risultati di un test effettuato in merito ad un reticolo di fibre a periodo lungo tradizionale ed un reticolo di fibre a periodo lungo secondo la presente invenzione;
Figura 7 è uno schema a blocchi rappresentante la configurazione di un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo secondo un'altra forma di esecuzione della presente invenzione; e
Figura 8 è un diagramma a blocchi rappresentante la configurazione di un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo secondo un'ulteriore forma di esecuzione della presente invenzione.
DESCRIZIONE DELLE FORME DI ESECUZIONE PREFERITE
Con riferimento alla figura 4, un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo secondo una forma di esecuzione della presente invenzione comprende una sorgente di luce laser UV 400, una lente 402, una maschera di ampiezza 404, un supporto di fibra ottica 408 ed una fibra ottica 406 torta mediante il supporto di fibra ottica 408. Preferibilmente un'estremità del supporto di fibra ottica 408 è atta a fissare un'estremità della fibra ottica 406 e l'altra estremità dello stesso è ruotabile in modo tale da poter torcere l'altra estremità della fibra ottica 406.
Nella fabbricazione di reticoli di fibre a periodo lungo, prima di tutto il supporto di fibra ottica 408 fissa un'estremità della fibra ottica 406 e fa ruotare la sua altra estremità, torcendo così la fibra ottica 406. E' preferibile che l'intera fibra ottica 406 venga torta uniformemente di 360°.
La lente 402 focalizza la luce UV emessa dalla sorgente laser JJV 400. La maschera di ampiezza 404 ha delle aree di trasmissione della luce ad intervalli di distanza periodici ed è disposta al di sopra della fibra ottica 406. In questo modo, la maschera di ampiezza 404 trasmette la luce che è stata focalizzata dalla lente 402 attraverso le aree di trasmissione della luce. La luce trasmessa viene irradiata sulla fibra ottica torta 406. La luce irradiata perturba l'indice di rifrazione del core della fibra ottica 406 secondo il periodo (A) della maschera di ampiezza 404, creando così un reticolo. A questo punto si induce birifrangenza nella fibra ottica a causa delle perturbazioni dell'indice di rifrazione del core della fibra ottica. La birifrangenza indotta perturba l'indice di rifrazione valido nco del core e la costante di accoppiamento K del core come illustra la seguente Equazione 1:
...(1)
laddove λρ indica la lunghezza d'onda massima di un reticolo di fibra a periodo lungo, Λ indica il periodo di un reticolo di fibra a periodo lungo, n00 indica l'indice di rifrazione valido di un core, nj<n) >indica l'indice di rifrazione valido di un cladding mode n-th, pj<n) >indica un rapporto di accoppiamento della potenza al cladding mode n-th ad una lunghezza d'onda massima, K indica una costante di accoppiamento e L indica la lunghezza di un reticolo, in modo tale che lo spettro di un reticolo di fibra a periodo lungo varia con la polarizzazione della luce incidente.
Pertanto è necessario rendere la fibra ottica 406 immune alla polarizzazione. A questo scopo, secondo la presente invenzione, un'estremità della fibra ottica 406 viene fissata e la sua altra estremità viene ruotata almeno una volta, cosicché la fibra ottica 406 viene torta di 360°, come descritto in precedenza. Quando un'estremità di una fibra ottica viene ruotata nel modo sopra descritto, è importante fissare saldamente la fibra ottica per evitare che scivoli aH'intemo del supporto della fibra ottica 408. Una volta torta la fibra ottica, si produce un reticolo sulla fibra ottica torta, la fibra ottica torta viene quindi svolta, e aH'intemo del core compare una perturbazione spiraliforme nell’indice di rifrazione. Il reticolo diventa quindi indipendente dallo stato di polarizzazione particolare della luce. La figura 5 illustra il concetto della perturbazione spiraliforme nell'indice di rifrazione, quando una fibra ottica torta viene svolta dopo che è stato fabbricato un reticolo sulla fibra ottica torta.
Nella figura 5 si vede che la perturbazione spiraliforme nell'indice di rifrazione nella sezione trasversale del core della fibra ottica 406 appare isotropa rispetto alla lunghezza totale.
Le figure 6A e 6B illustrano i risultati di un test eseguito riguardo ad un reticolo di fibra a periodo lungo tradizionale ed un reticolo di fibra a periodo lungo secondo la presente invenzione. La figura 6A mostra i risultati di misurazione della PDL in relazione alla lunghezza d'onda. Dalla figura 6A si vede che la PDL secondo la presente invenzione è notevolmente ridotta rispetto alla PDL secondo lo stato della tecnica anteriore entro un ambito di lunghezza d'onda misurato.
La figura 6B illustra i risultati di misurazione della PDL in relazione ad un picco di perdita. Nella figura 6B, la PDL secondo lo stato della tecnica anteriore, con un picco di perdita di 22,ldB, è di 1.83dB, e la PDL secondo la presente invenzione, con un picco di perdita di 24,5dB, è 0,79dB, e quindi si vede che la PDL è stata ridotta di 1 dB o più. Risulta evidente che la PDL secondo la presente invenzione generalmente scende di almeno il 60% della PDL secondo lo stato della tecnica anteriore e che la differenza nella PDL tra la presente invenzione e lo stato della tecnica anteriore aumenta con l'aumentare del picco di perdita.
La figura 7 è un diagramma a blocchi che illustra la configurazione di un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo secondo un'altra forma di esecuzione della presente invenzione. L'apparecchio della figura 7 comprende una sorgente di luce laser UV 700, una lente 702, una maschera di ampiezza 704, una fibra ottica 710 ed un supporto di fibra ottica 712.
Le funzioni della sorgente di luce laser UV 700, della lente 702 e della maschera di ampiezza 704 sono identiche a quelle delle parti corrispondenti della figura 4 ad eccezione del fatto che entrambe le estremità del supporto di fibra ottica 712 per supportare le due estremità della fibra ottica 710 possono ruotare alla stessa velocità e così la fibra ottica 710 può ruotare ad una velocità costante. Cioè si ruota la fibra ottica 710 ruotando il supporto di fibra ottica 712, e la luce laser UV, che è stata fatta passare attraverso la maschera di ampiezza 704, viene irradiata sulla fibra ottica 710 che sta ruotando, in modo che il profilo dell'indice di rifrazione del core della fibra ottica 710 sia isotropico nella direzione perpendicolare all’asse del core, cioè in una sezione trasversale del core della fibra ottica 710.
La figura 8 è un diagramma a blocchi che illustra la configurazione di un apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo secondo un'ulteriore forma di esecuzione della presente invenzione. L'apparecchio della figura 8 comprende una sorgente di luce laser UV 800, una lente 802, una maschera di ampiezza 804, una fibra ottica 812 e corpi riflettenti 814. I corpi riflettenti 814 sono disposti sul lato opposto della fibra ottica 812 rispetto alla maschera di ampiezza 804.
Le funzioni della sorgente di luce laser UV 800, della lente 802 e della maschera di ampiezza 804 sono le stesse delle parti corrispondenti della figura 4, ad eccezione del fatto che, quando della luce, che è stata fatta passare attraverso la maschera di ampiezza 804, viene irradiata sulla fibra ottica 812, la luce che ha attraversato la fibra ottica 812 viene riflessa dai corpi riflettenti 814 e nuovamente irradiata sulla fibra ottica, cosicché l'indice di rifrazione del core della fibra ottica 812 cambia in modo isotropo dal punto di vista della sezione trasversale del core della fibra ottica 812.
Secondo la presente invenzione, nella fabbricazione di reticoli di fibre a periodo lungo, si perturba l'indice di rifrazione di un core di fibra ottica irradiando luce UV su una fibra ottica torta o irradiando luce UV su una fibra ottica mentre si ruota la fibra ottica, cosicché il profilo dell’indice di rifrazione del core della fibra ottica risulti mediamente isotropico per la lunghezza della griglia. Perciò è possibile ottenere un reticolo di fibre a periodo lungo che è meno sensibile alla polarizzazione rispetto alla tecnica anteriore _ .
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio per produrre reticoli di fibre a periodo lungo comprendente: una fibra ottica, un'estremità della quale è stata ruotai a. almeno una volta rispetto all'altra estremità; una sorgente di luce laser ultravioletta; e una maschera di ampiezza disposta al di sopra della fibra ottica per trasmettere la luce emessa dalla sorgente di luce laser ultravioletta ad intervalli periodici.
- 2. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui la fibra ottica comprende inoltre un supporto di fibra ottica atto a fissare un'estremità della fibra ottica e ruotare l'altra estremità della fibra ottica almeno una volta rispetto all'estremità fissata della fibra ottica mentre supporta l'estremità ruotata della fibra ottica.
- 3. Apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo, comprendente: un supporto di fibra ottica per ruotare entrambe le estremità di una fibra ottica alla stessa velocità mentre supporta le due estremità della fibra ottica; una sorgente di luce laser ultravioletta; e una maschera di ampiezza disposta al di sopra della fibra ottica che viene ruotata dal supporto di fibra ottica, per trasmettere la luce laser ultravioletta emessa dalla sorgente di luce laser ultravioletta alla fibra ottica ad intervalli periodici.
- 4. Apparecchio per fabbricare reticoli di fibre a periodo lungo, comprendente: una sorgente di luce laser ultravioletta una maschera di ampiezza disposta al di sopra di una fibra ottica per trasmettere la luce emessa dalla sorgente di luce laser ultravioletta alla fibra ottica ad intervalli periodici; e corpi riflettenti installati sul lato opposto della fibra ottica rispetto alla maschera di ampiezza per riflettere la luce che è stata fatta passare attraverso la fibra ottica.
- 5. Reticolo di fibra a periodo lungo fabbricato con un procedimento, comprendente: torcere almeno una volta la fibra ottica; irradiare luce sulla fibra ottica torta ad intervalli periodici; e svolgere la fibra ottica torta.
- 6. Reticolo di fibra a periodo lungo fabbricato con un procedimento comprendente: ruotare entrambe le estremità di una fibra ottica alla stessa velocità; e irradiare luce sulla fibra ottica che viene fatta ruotare ad intervalli periodici.
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