KR20010080342A - 광유도 격자의 파장 조절 - Google Patents

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KR20010080342A
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비크람 바티아
로버트 에이. 모다비스
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알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
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Abstract

단일의 위상 마스크를 공간적으로 여과된 빛의 비시준 빔에 노출함으로써, 소정 범위의 가능 브래그 파장을 가진 광학 격자를 제조할 수 있다. 공간 필터(30)는 상기 빔으로부터 높은 공간 주파수 성분을 제거하고, 초점 시스템(36)은 여과된 빔이 위상 마스크(40)쪽으로 진행하도록 한다. 상기 빔이 집중되는 각도 및 위상 마스크와 감광성 도파관(12) 사이의 간격은 가능 주기의 범위를 가진 도파관에 격자를 형성하기 위해 변화된다.

Description

광유도 격자의 파장 조절{WAVELENGTH TUNING OF PHOTO-INDUCED GRATINGS}
광도파관 격자, 특히 섬유 브래그 격자를 제조하기 위한 간섭 패턴은 간섭계 또는 위상 마스크를 이용하여 생성할 수 있다. 간섭계는 결맞는 빛의 빔을 2개의 분리된 빔으로 분할하고, 이들 빔은 상기 도파관에서 각지게 재결합되어 소정의 간섭 패턴을 생성하게 된다. 그 자체가 회절 격자인 위상 마스크는 유사하게 결맞는 빔을 상이한 회절차수로 분할하고, 이들 회절차수는 상기 도파관에서 재결합되어 유사한 간섭 패턴을 생성하게 된다.
제조면에서, 간섭계는 제조 환경에서 이용이 곤란하고 덜 안정적일 수 있기 때문에, 위상 마스크가 바람직하다. 위상 마스크는 더 안정적이지만, 간섭 패턴의 주기를 조절함에 있어서 유연하지 못하다. 시준된 2개의 빔간의 간섭 주기는 빔들이 결합되는 각도와 간섭하는 빔의 파장의 함수이다. 위상 마스크에 의해 분할된 빔의 파장 변화도 분할된 빔이 재결합되는 회절 각도를 변화시키기 때문에, 각각의 소정 간섭 패턴에 대해 서로 다른 위상 마스크가 필요하다.
위상 마스크에 의해 생성된 광유도 도파관 패턴의 효과를 조절하기 위한 몇가지 기술이 개발되었다. 상기 파생 격자 응답의 브래그 파장(중심 파장)은 도파관의 평균 굴절률과 격자 주기의 함수이다. 상기 브래그 파장에 대한 미세한 조절은 도파관(즉, 광섬유)을 전변형시키고, 위상 마스크를 수렴 또는 발산하는 빔으로 조사함으로써 이루어진다.
전자와 관련된 기술이 1994년 7월, Photonics Technology Letters, 6권 제7호에 공개된 퀸 쟝 등의 "전변형된 섬유상에 대한 격자 기록에 의한 동조 브래그 파장"이란 명칭의 논문에 개시되어 있다. 감광성 섬유가 변형력하에서 위상 마스크에 의해 생성된 간섭 패턴에 노출된다. 변형력이 해제될 때, 상기 브래그 파장은 유사하게 노출된 비변형 섬유에 비해 덜 변형된다. 섬유 및 기타 다른 도파관은 단지 제한된 양의 변형력에 대해서만 내성이 있기 때문에, 이 기술에 의한 조절 정도는 제한된다.
1993년 9월 2일, Electronics Letters, 29권 제18호에 공개된 제이. 디. 프로하스카 등의 "마스크로 제조된 섬유 브래그 격자의 배율"이란 명칭의 논문은 감광성 섬유에 입사되는 간섭 패턴의 배율을 조절하기 위해 위상 마스크를 수렴 또는 발산하는 빔으로 조사할 것을 제안하였다. 수렴 또는 발산 렌즈의 파워, 렌즈와 위상 마스크 사이의 거리, 그리고 상기 위상 마스크와 섬유 사이의 거리는 간섭 패턴의 배율을 상기 위상 마스크를 통과하는 빛의 프레넬 근거리음장(Fresnel near field) 이내로 조절하기 위해 변화될 수 있다. 그러나, 상기 위상 마스크로부터 멀리 떨어진 거리에 생성되는 간섭 패턴은 조사되는 빔의 공간 결맞음에 의해 제한되기 때문에, 주기에서의 작은 변화가 실용적이다.
앤더슨 등의 미국 특허 제5,327,515호는 위상 마스크와 감광성 섬유 사이에 렌즈를 장착함으로써 위상 마스크에 형성된 간섭 패턴의 이미지를 섬유에 투사하게 된다. 상기 렌즈 투사 시스템은 섬유상에 투사되는 간섭 패턴을 확대 또는 축소시키도록 구성될 수 있다. 그러나, 공지의 간섭계 구조와 같이, 안정성 및 정렬면에서 이 기술은 제조 환경에서 실용적이지 못하다.
본 발명은 활성 광선에 패턴 노출시킴으로써 광도파관의 감광성 매체에 제조된 광학 격자에 관한 것이다. 일반적으로, 교호하는 빛의 대역을 포함하는 상기 패턴은 간섭무늬에 의해 생성되며, 1미크론 이하의 주기를 가질 수 있다.
도 1은 위상 마스크를 이용하여 도파관에 격자를 광유도하기 위한 장치의 개략도이고,
도 2는 선형 첩 주기를 갖는 격자를 생성하기 위해 위상 마스크에 대해 경사진 도파관의 개략도이며,
도 3은 도파관에 격자를 광유도하기 위한 간섭계의 개략도이고,
도 4는 도파관에 장주기 격자를 광유도하기 위해 도파관과 함께 배치된 진폭 마스크의 개략도이다.
본 발명은 위상 마스크에 의한 광도파관 격자의 제조에 있어서 더 많은 유연성을 제공한다. 어포디제이션 프로파일 뿐만 아니라, 격자 주기 및 격자 길이에 대한 조절이 이루어질 수 있다. 다른 구조 변형을 보상하기 위한 조절용으로 격자에 대한 작은 변화가 이루어질 수 있으며, 또는 상이한 명세서로 격자를 제조하기 위해 큰 변화가 이루어질 수 있다. 하나의 격자가 동일한 위상 마스크에 의해 다른 격자 위에 성형될 수 있으며, 이는 복합 센서(compound sensors)를 제조하는데 있어서 특히 유용하다. 더 복잡한 스펙트럼 응답을 지원하기 위해 격자 첩(chirp)도 조절될 수 있다.
바람직한 실시예는 빛(활성 광선)의 빔으로부터 공간적으로 결안맞는 빛을 제거하는 공간 필터를 포함한다. 위상 마스크는 여과된 빛의 빔을 2개의 간섭하는 빔으로 분할하되, 상기 빔들은 도파관을 따라 평균 줄무늬 주기를 가진 간섭 패턴을 형성한다. 촛점 시스템은 상기 공간 필터에 접근하는 빛의 빔을 수렴하는 빔으로서 진행하도록 하고, 여과된 빛의 빔을 위상 마스크에 충돌하는 시준되지 않은빔으로서 더 진행하도록 한다. 도파관 지지부는 도파관을 따라 형성된 간섭 패턴의 평균 줄무늬 주기를 조절하기 위해 위상 마스크로부터 소정 위치에 상기 도파관을 위치시킨다.
상기 공간 필터는 빔 전파축과 교차하는 2개의 직교 방향중 적어도 제 1 직교 방향으로부터 결안맞는 빛을 여과시킨다. 이는 도파관이 향하는 방향과 동일한 방향이다. 상기 촛점 시스템은 공간 필터에 위치된 제 1 초점선을 통하여 제 1 직교 방향으로 빛의 빔을 수렴시킨다. 도파관에 근접할수록, 상기 촛점 시스템은 여과된 빔을 제 1 직교 방향으로 발산 또는 수렴시킨다. 상기 공간 필터와 위상 마스크 사이에 발산 또는 수렴 엘리먼트를 배치함으로써, 위상 마스크에 충돌하는 빔의 유효곡률중심은 변화될 수 있다. 상기 제 1 직교 방향으로 위상 마스크에 충돌하는 발산 빔은 도파관을 따라 형성된 평균 줄무늬 주기를 증대시키고, 이와 동일한 제 1 직교 방향으로 위상 마스크에 충돌하는 수렴 빔은 상기 평균 줄무늬 주기를 저감시킨다. 정렬이 필요한 광학 소자를 최소화시키기 위해, 상기 발산 빔은 공간 필터에 위치된 제 1 초점선에 곡률중심을 가질수 있다.
바람직하게, 상기 촛점 시스템은 2개의 직교 방향에서 빔 형상을 각각 제어할 수 있도록 한다. 공간 결맞음을 향상시키기 위해 필터가 구비된 제 1 직교 방향에서, 상기 빔은 위상 마스크와 도파관 사이의 소정 간격과 연관된 줄무늬 주기의 변화량을 좌우하는 형상이 된다. 제 2 직교 방향에서, 도파관에 빛 에너지를 집중시키기 위한 별도의 초점 광학기기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 여과 시스템은 평균 줄무늬 주기를 증대시키기 위해 위상 마스크에 근접하는 제 1 직교 방향을 따라 여과된 빔을 발산시키고, 상기 도파관에 더 많은 빛 에너지를 집중시키기 위해 위상 마스크에 근접하는 제 2 직교 방향을 따라 그 빔을 수렴시키도록 배치될 수 있다.
상기 공간 필터는 위상 마스크와 도파관이 더 멀리 이격될 수 있도록 하면서도, 줄무늬 콘트라스트 양호한 간섭 패턴을 생성한다. 여과된 빔의 수렴 또는 발산율을 조절함으로써, 위상 마스크와 도파관 사이의 하나 이상의 거리에서 유사한 줄무늬 주기를 얻을 수 있다. 상기 위상 마스크와 도파관의 이격 거리에 의해 좌우되는 다른 변수에는 재결합된 빔의 강도 프로파일과, 상기 위상 마스크로부터 방출되며 간섭하는 빔들간의 중첩 길이가 포함된다. 상기 중첩 길이는 도파관에 형성되는 격자의 길이를 조절하게 된다. 상기 강도 프로파일은 소정의 스펙트럼 응답을 얻기 위한 어포디제이션 문제에 영향을 준다.
또한, 상기 도파관은 격자내에 선형 첩을 생성하기 위해 제 1 직교 방향을 포함하는 축평면으로 기울여질 수 있으며, 이는 격자의 일단으로부터 타단까지 변하는 격자 주기로서 알 수 있다. 상기 위상 마스크상에서 발산 또는 수렴하는 빔의 더 짧은 초점 길이(예를 들어, 위상 마스크와 공간 필터의 제 1 초점선 사이의 더 짧은 거리)는 격자내에 2차 첩을 생성할 수 있으며, 이는 격자 중심으로부터의 거리의 함수로서 변하는 격자 주기로서 알 수 있다. 이러한 2차 첩도 어포디제이션에 영향을 줄 수 있다.
도 1에 도시된 장치(10)는 도파관(12)에 광학 격자를 형성하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 도파관은 광섬유로 도시되어 있으나, 평면 또는 채널 도파관을 포함하는 다른 형태로 구성될 수도 있다. 상기 도파관(12)은 피복으로 둘러싸인 감광성 코어를 포함하는 노출부(14)를 갖는다. 예시적 감광성 코어는 실리카와 게르마늄의 조합으로 제조되는 반면, 피복은 실리카만으로 조성될 수 있다. 감광성을 향상시키기 위해 수소 로딩(loading)이 이용될 수 있다.
150㎚ 내지 250㎚사이의 파장 범위에서 작용하는 엑시머 레이저와 같은 레이저원(16)은 활성 광선, 일시적으로 결맞는 광선의 빔(18)을 생성한다. 다른 레이저 및 다른 파장도 파워 양태 및 그 선택 파장에 민감한 물질과 함께 사용될수도 있다. 펄스파 또는 연속파 광선이 사용될 수 있다.
전향 거울(20) 다음에 구비된 제 1 통공 스톱(22)은 제 1 선초점(26)을 통해 빔을 수렴시키는 제 1 초점렌즈(24)(예를 들어, 원통렌즈) 앞에서 빔(18)으로부터 불필요한 부분을 제거한다. "Z"좌표가 빔 전파 방향으로 연장되고, "X" 및 "Y"좌표가 빔 전파 방향과 교차하는 평면에서 연장되는 직교 좌표 시스템을 참조하면, 상기 선초점(26)을 통한 빔(18)의 수렴은 "X"좌표 방향으로 발생한다. 상기 선초점(26)은 "Y"좌표 방향으로 연장되며, 이는 도 1의 도면 평면에 대해 수직이다.
상기 선초점(26) 부근의 공간 필터(30)는 빔의 공간 결맞음을 향상시키기 위해 빔(18)의 높은 공간 주파수 성분을 전용한다. 바람직한 공간 필터(30)의 세부 사항이 "고출력 레이저 빔용 공간 필터"란 명칭의 미국 예비출원 제60/047,859호에 기술되어 있다. 상기 공간 필터(30)를 통과한 빔(18)은 sinc2강도 프로파일을 가지며, 제 2 통공 스톱(34)에 의해 사이드 로브(side lobes)가 제거된다. 제 2 초점렌즈(36)(예를 들어, 또 다른 원통렌즈)는 도파관(10)의 축(39)과 거의 일치하는 제 2 선초점(38)을 통해 "Y"좌표 방향으로 빔(18)을 수렴시킨다. 상기 선초점(38)과 도파관(10)의 축(39)은 모두 "X"좌표 방향으로 연장된다.
"Y"좌표 방향으로의 집중된 수렴과는 대조적으로, 상기 빔(18)은, 당해 빔(18)의 중심으로부터의 거리의 함수로서 변하는 입사각으로 위상 마스크에 충돌할 때까지, 초점렌즈(36)를 통해 "X"좌표 방향으로 계속 발산한다. 상기 제 1 초점선(26)으로부터 위상 마스크(40)까지 빔(18)의 총 발산은 거리"z"상에서 발생한다. 조절이 가능한 위상 마스크(40)용 마운트(42)는 "Z"좌표 방향으로 이동하여 거리"z"를 조절한다. 그 자체가 회절 격자인 상기 위상 마스크(40)는 바람직하게는 부호가 반대인 2개의 상이한 회절차수(예를 들어, +1과 -1 차수)를 통해 상기빔(18)을 간섭하는 2개의 빔(44)(46)으로 회절시킨다. 0과 1 차수의 조합을 포함하여 다른 차수의 조합도 사용될 수 있으나, 상기 2개의 1 차수가 바람직하다.
일반적인 방식에 따라 도파관(10)의 노출부(12)에 직접 위상 마스크(40)를 설치하는 대신, 상기 위상 마스크(40)는 "Z" 좌표축을 따라 거리"d"만큼 노출부(12)로부터 이격된다. 상기 도파관(10)은 선초점(26)과 위상 마스크(40) 사이의 거리"z"와는 독립적으로 위상 마스크(40)와 도파관(10) 사이의 거리"d"를 변화시키기 위해 "Z"좌표 방향으로 이동할 수 있는 조절가능한 마운트(48)상에 지지된다. 상기 빔(18)의 공간 결맞음이 향상된 것으로 가정하면, 1㎝ 또는 그 이상의 거리"d"가 가능하며, 이는 도파관(10)의 노출부(12)에 형성된 파생 광학 격자(50)의 해당 브래그 파장 뿐만 아니라, 상기 도파관(10)상의 파생 줄무늬 패턴의 피치 간격을 추가적으로 확실하게 제어할 수 있도록 한다. 또한, 상기 위상 마스크와 접촉되지 않도록 도파관을 배치함으로써 결과물의 품질 및 동일성에 영향을 줄 수 있는 불필요한 상호작용을 피한다.
상기 변수 "z"과 "d"의 함수로서 브래그 파장 변화"ΔλB"는 다음과 같은 등식으로 표시된다.
여기서, "λwrite"는 조사되는 빔(18)의 파장이고, "neff"는 도파관(10) 코어의 유효 평균 굴절률이며, "θ"는 부호가 반대인 간섭하는 빔(44)(46)들의 차수 사이의 반각이다.
"z"가 "d"보다 훨씬 크다면, 위의 등식은 다음과 같이 실용적으로 표시할 수 있다.
위의 등식으로부터, "z"의 감소 또는 "d"의 증가가 격자의 브래그 파장 변화를 증대시킨다는 것을 명백하게 알 수 있다. "X"좌표 방향에서의 빔(18)의 발산율과 관련이 있는 거리"z"는 간섭하는 빔(44)(46)들의 중첩 정도 뿐만 아니라 그들의 합성된 강도 프로파일을 좌우하는 거리"d"의 변화율을 조절한다. 상기 중첩 정도는도파관(10)에 형성되는 격자의 길이를 조절한다. 중첩 범위내에서 강도 변화를 저감시켜 광학 격자(50)의 파생 스펙트럼 응답을 효율적으로 제어하기 위해, 간섭하는 빔(44)(46)들간의 피크 강도 프로파일 사이의 간격을 증대시키는 방법이 사용된다. 상기 위상 마스크(40)로부터 거리"d"만큼 도파관(10)을 이격시키는 어포디제이션 효과에 대한 상세한 설명이 "감광성 매체에 형성된 광학 필터의 어포디제이션"이란 명칭으로 1998년 7월 1일자로 출원된 미국 예비출원 제60/091,547호에 개시되어 있다.
예를 들어, 광학 격자(50)의 브래그 파장에 대한 변화는 거리"z"과"d"의 다양한 조합을 활용하여 간섭하는 빔(44)(46)들의 합성된 강도 프로파일과 격자(50)의 길이를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 상기 격자(50)에 2차 첩, 즉 상기 격자의 중심으로부터의 거리의 함수로서 격자 피치의 점진적 변화를 제공하기 위해 더짧은 거리"z"도 이용될 수 있다.
상기 격자(50)에 하기된 등식에 따른 점진적 선형 첩을 제공하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, "X" 및 "Y" 좌표 방향을 포함하는 평면내에서 도파관(10)을 기울이는 방법이 사용될 수 있다.
여기서, δ(ΔλB)는 격자(50)의 길이"L"를 따라 중심 파장의 변화량이며, α는 위상 마스크(40)에 대한 도파관(10)의 경사각이다. 상기 도파관(10)을 "X-Z"평면에서 유사하게 기울임으로써, 첩된 위상 마스크에 의해 유도되었을 첩이 더 증가, 감소 또는 심지어 제거될 수 있다. 또한, 확산된 격자를 형성하기 위해, 상기 도파관(10)은 "Z"축을 중심으로 "X-Y"평면에서 회전될 수 있다.
또한, 상기 도파관(10)의 경사축(39)을 따라 강도 프로파일을 일정하게 하기 위해, "Y"좌표 방향에서의 수렴을 조절하는 방법이 사용될 수 있다. 경사도와 관계없이, 진폭 마스크에 의해 강도 프로파일은 도파관 축(39)을 따라 더 조절될 수 있으며, 바람직하게, 상기 진폭 마스크는 공간 필터(30)와 위상 마스크(40) 사이에 배치된다. 상기 빔(18)의 공간 결맞음을 더 향상시키기 위해, 하나 이상의 공간 필터(30)가 직렬로 배치될 수 있다. 상기 공간 필터(30)에 다른 공간 필터를 직렬로 추가함으로써, 제 1 공간 필터의 sinc2강도 프로파일을 제 2 공간 필터의 sinc4강도 프로파일로 전환할 수 있다.
본 발명의 실현 가능성을 증명하는 일예는 하기된 값을 갖는다.
z = 3.0m
d = 1.0㎝
λwrite= 248㎚
neff= 1.45
θ = 13.4°
그 결과, 브래그 파장 변화"ΔλB"는 5.05㎚가 된다. 가공 변수 또는 예상된 환경 영향을 보상하기 위한 조절 등과 같은 목적으로 작은 브래그 파장 변화가 이용될 수 있다. 동일한 위상 마스크를 이용하여 동일 또는 서로 다른 도파관에 상이한 격자를 형성하기 위해, 큰 브래그 파장 변화가 이용될 수 있다. 예를 들어, 복합 광학 센서와 같은 다수의 기능을 지원하기 위해 서로 다른 브래그 파장으로서 동일한 도파관상에 다중 격자가 형성될 수 있다. 또한, 복합적인 여과 또는 디멀티플렉싱과 같은 기능을 제공하기 위해, 서로 다른 일련의 격자가 도파관을 따라 형성될 수 있다.
본 발명은 도파관에 광학 격자를 형성하기 위한 위상 마스크의 이용에 주로 적용가능하지만, 유사한 격자를 형성하는 간섭계를 이용할 때 소정의 중첩 효과를 얻을 수 있다. 도 3은 그러한 간섭계(60)를 도시한 것이다. 소정의 형상 및 강도 프로파일을 갖는 공간적으로 결맞는 빔(74)을 형성하기 위해, 유사한 초점 광학기기(64)(66), 통공 스톱(68) 및 공간 필터(72)의 조합과 함께, 유사한 광원(62)이사용된다.
그러나, 전술한 실시예와는 대조적으로, 빔분할기 블럭(76)이 상기 빔(74)을 2개의 분리된 빔(78)(80)으로 분할하고, 이들 빔은 전향 거울(82)(84)(86)(88)(90)의 조합에 의해 각도"β"로 경사지게 진행하게 된다. 최종적으로, 각각의 빔(78)(80)은 도파관(100)의 노출부(96)에 충돌하기 전에 초점 광학기기(92)(94)에 의해 성형된다.
전술한 실시예와 유사하게, 상기 빔들은 도파관(100)의 노출부(96)가 당해 도파관(100)과 교차하는 법평면에 대해 정렬되는 평면(도 3의 도면 평면)에서 서로 다르게 성형된다. 상기 도파관(100)의 평면내에서, 빔(78)(80)들은 도파관(100)상에 점진적으로 수렴한다. (또한, 전술한 실시예와 유사하게, 동일한 빔(78)(80)이 도파관(100)상에 발산하도록 배치될 수 있다.) 공간 필터(72)의 초점선(102)을 포함하는 상기 가로면에서, 바람직하게, 상기 빔(78)(80)은 수렴하여 더 많은 빛 에너지를 도파관(100)에 집중시킨다.
상기 빔(78)(80)은 도파관(100)으로부터 오프셋된 위치에서 교차하는 중심축(104)(106)을 갖는다. 상기 도파관 평면내에서의 빔(78)(80)의 초점(예를 들어, 102)으로부터 빔축(104)(106)의 교차점(108)까지의 거리는 전술한 실시예에서 거리"z"에 대비된다. 상기 교차점(108)으로부터 도파관(100)까지의 거리는 전술한 실시예에서 거리"d"에 대비된다. 그러나, 본 실시예에서 거리"d"는 상기 도파관(100)이 교차점(108)의 앞과 뒤중 어디에 배치되었는가에 따라 음의 값 또는 양의 값을 가질 수 있다. 각도"β"는 전술한 실시예의 각도"θ"의 2배에 해당한다.
첩과 어포디제이션 문제 뿐만 아니라, 도파관(100)에 형성된 격자(110)의 평균 주기를 더 일정하게 하기 위해 거리"z""d"는 조절될 수 있다. 상기 거리"d"를 도파관 마운트(112)가 조절하되, 이 마운트는 격자 피치를 더 선형적으로 변화시키기 위해 도파관(100)을 기울이는데 사용될 수도 있다. 각도"β"를 변화시킴으로써 격자 주기가 조절될 수 있기 때문에, 거리"z""d"는 첩 또는 어포디제이션 문제를 더 효과적으로 해결할 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 장주기 격자의 제조에도 적용가능하다. 도 1과 유사한 구성이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 위상 마스크(40)는 직사각형 진폭 마스크(120)로 대체된다. 빔(18)이 진폭 마스크(120)에 접근하는 각도인 발산율을 변화시키기 위해, 공간 필터(40)와 진폭 마스크 사이에 추가적인 초점 광학기기(122)가 배치된다. 이러한 초점 광학기기(122)는 충돌하는 빔(18)의 유효곡률중심을 이동시킴으로써 거리"z"를 줄이거나 늘리기 위해 전술한 실시예에 사용될 수 있다.
도파관(10)(100)을 따라 빛의 대역 패턴을 형성하는데 있어서 간섭 메카니즘에 의존하는 전술한 실시예와는 대조적으로, 도파관(128)의 노출부(126)에 소정의 빛 대역을 형성하는 변화하는 강도 패턴을 가진 진폭 마스크(120)로부터 단일의 빔이 방출된다. 장주기 격자(130)의 피치 간격과 길이"L"는 모두 도파관(128)의 노출부(126)와 진폭 마스크(120) 사이의 거리"dA"와, 진폭 마스크(120)를 통과하는 (유효곡률중심(136)으로부터의 거리"zA"에 의해 측정된)발산율에 의해 조절된다.
마스크 마운트(132)는 "Z"좌표 방향으로 이동하여 거리"zA"를 조절할 수 있으며, 도파관 마운트(134)는 그와 동일한 방향으로 이동하여 거리"zA"와는 독립적으로 거리"dA"를 조절할 수 있다. 또한, 상기 도파관 마운트는 장주기 격자(130)의 첩 또는 블레이즈(blaze)에 영향을 더 주기 위해 "Y" 또는 "Z"좌표 방향을 중심으로 기울어질 수 있다.
본 발명에 대한 다른 응용, 사용 및 구성이 당업자에게는 명백할 것이다. 본 발명에 따라 제조된 격자는 통신 시스템에 특히 유용하지만, 센서, 분산 보상기 및 레이저 펌프 안정기로서의 활용을 포함한다.

Claims (21)

  1. 빛의 빔으로부터 결안맞는 빛을 공간적으로 제거하는 공간 필터와;
    상기 여과된 빛의 빔을, 도파관을 따라 평균 줄무늬 주기를 가진 간섭 패턴을 형성하는 2개의 간섭하는 빔으로 분할하는 위상 마스크와;
    상기 공간 필터에 접근하는 빛의 빔을 수렴하는 빔으로서 진행하도록 하고, 상기 여과된 빛의 빔을 위상 마스크에 충돌하는 시준되지 않은 다른 빔으로서 더 진행하도록 하는 초점 시스템; 및
    상기 도파관을 따라 형성된 간섭 패턴의 평균 줄무늬 주기를 조절하기 위해 상기 위상 마스크로부터 소정 거리에 도파관을 위치시키는 도파관 지지체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 공간 필터는 빔 전파축과 교차하는 2개의 직교 방향중 제 1 직교 방향으로부터 결안맞는 빛을 여과시키는 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 도파관 지지체는 도파관을 제 1 직교 방향으로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 초점 시스템은 공간 필터에 위치된 제 1 초점선을통해 제 1 직교 방향으로 빛의 빔을 수렴시키는 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 초점 시스템은 제 1 초점선으로부터 위상 마스크까지 제 1 직교 방향으로 여과된 빛의 빔을 발산시키는 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 위상 마스크에 충돌하는 발산하는 빛의 빔은 상기 제 1 초점선에 곡률중심을 갖는 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 초점 시스템은 제 1 초점선을 통해 제 1 직교 방향으로 빛의 빔을 수렴시키는 제 1 광학 엘리먼트와, 상기 도파관을 따라 위치된 제 2 초점선을 통해 제 2 직교 방향으로 여과된 빛의 빔을 수렴시키는 제 2 광학 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 초점선은 빔 전파축과 교차하는 공통면에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 광유도 격자 제조장치.
  9. 빛의 빔의 공간적 결맞음을 향상시키기 위해 빔을 공간적으로 여과시키는 단계;
    상기 빔의 중심으로부터의 거리의 함수로서 변하는 경사각도로 위상 마스크에 상기 여과된 빛의 빔을 충돌시키는 단계; 및
    상기 위상 마스크로부터 도파관의 거리에 의해 좌우되는 평균 주기를 가진 도파관에 격자를 형성하기 위해, 상기 위상 마스크로부터 소정 거리에 감광성 도파관을 위치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 격자의 평균 주기를 변화시키기 위해 상기 위상 마스크에서 경사각도가 변하는 변화율을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 격자의 바람직한 평균 주기와 상기 격자의 바람직한 길이 모두를 결정하는 단계; 및 상기 위상 마스크에서 경사각도가 변하는 변화율을 조절하는 단계와 상기 격자의 바람직한 주기 및 길이에 일치하도록 상기 위상 마스크로부터 소정 거리에 도파관을 위치시키는 단계를 연관시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 공간적으로 여과시키는 단계는 전파 방향을 따라 빛의 빔축과 교차하며 연장되는 제 1 직교 방향으로 공간적으로 결안맞는 빛을 여과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 여과된 빔은 당해 빔의 중심으로부터의 거리의 함수로서 변하는 위상 마스크에서의 경사각도의 변화율을 조절하기 위해 제 1 직교 방향으로 집중되는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 여과된 빔은 도파관에 당해 여과된 빔의 빛 에너지를 집중시키기 위해 제 2 직교 방향으로 상이하게 집중되는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 여과된 빔의 촛점으로부터 제 1 거리"z"을 통해 위상 마스크를 이격시키는 단계와; 상기 위상 마스크로부터 제 2 거리"d"를 통해 도파관을 이격시키는 단계; 및 상기 격자의 평균 주기에 대한 제 2 거리"d"의 효과를 변화시키기 위해 제 1 거리"z"을 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 위상 마스크와 도파관 사이의 간격을 변화시키는 소정 방향으로 상기 위상 마스크에 대해 도파관을 상대적으로 기울이는 단계로서, 격자 주기를 상기 간격의 함수로서 점진적으로 변화시키기 위한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 광유도 격자를 형성하는 방법.
  17. 빛의 빔의 공간적 결맞음을 향상시키기 위해 빔을 공간적으로 여과시키는 단계;
    상기 빔의 폭을 빔 전파축과 교차하는 제 1 방향으로 점진적으로 변화시키기 위해 여과된 빔을 집중시키는 단계;
    상기 여과 및 집중된 빔을 2개의 간섭하는 빔으로 분할하는 위상 마스크에 충돌시키는 단계;
    상기 위상 마스크로부터 제 1 거리에 감광성 도파관을 위치시키는 단계로서, 제 1 평균 주기를 가진 상기 도파관에 제 1 격자를 형성하기 위한 단계;
    상기 위상 마스크로부터 제 2 거리에 상기 감광성 도파관을 위치시키는 단계로서, 제 2 평균 주기를 가진 상기 도파관에 제 2 격자를 형성하기 위한 단계; 및
    상기 제 1 및 제 2 격자의 제 1 및 제 2 평균 주기간의 차이에 영향을 주기 위해 상기 위상 마스크에 충돌하는 빔 폭의 점진적 변화를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 복합 광학 격자를 형성하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 조절하는 단계는 상기 위상 마스크와 위상 마스크에 충돌하는 빔의 초점 사이의 거리를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 복합 광학 격자를 형성하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 집중시키는 단계는 상기 여과된 빔을 빔 전파축과교차하는 제 2 방향으로 집중시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관에 복합 광학 격자를 형성하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 격자는 상기 도파관의 중첩부를 점유하는 것을 특징으로 하는 도파관에 복합 광학 격자를 형성하는 방법.
  21. 활성 광선의 빔을 생성하기 위한 소스와;
    상기 빔의 공간적 결맞음을 연장시키는 공간 필터와;
    상기 빔을 각각의 중심축을 가진 2개의 간섭하는 빔으로 분할하는 빔분할기와;
    상기 간섭하는 빔들을 모두 시준되지 않은 빔으로 배치하는 초점 시스템;
    상기 2개의 간섭하는 빔들을 경사지게 연관시켜 그들 각각의 축이 소정의 교차점에서 교차하도록 하는 정렬 시스템; 및
    상기 교차점으로부터 오프셋된 위치에 도파관을 위치시키는 도파관 지지체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광성 도파관에 광학 격자를 형성하기 위한 간섭계.
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