Çok çekirdekli Fibers Bragg Izgaralar Yazma
Summary
We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.
Abstract
Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.
Introduction
Fiber Bragg ızgaralar (FBGs) yaygın nedeni onlar uygulamalar 1 çok sayıda için özelleştirilebilir aslında dar filtreler olarak kullanılırlar. Bunlar, tek dalga boyu bastırılması ile sınırlı değildir; Karmaşık iletim spektrumu periyodik olmayan kırılma indisi varyasyonları 2 kullanımı ile oluşturulabilir. Bir sınırlama, belirli bir rendeleme süre için bastırılır dalga yayılımı sabitine bağlı olarak FBGs yalnızca tek modlu fiber (SMFs) içinde yazılı olmasıdır. Her mod farklı bir yayılım sabiti olan bir çok modlu fiber (MMF), ise, her mod için bastırılmış dalga boyu farklı ve dolayısıyla ızgara herhangi bir tek dalga boyunda güçlü bastırma vermez.
Bu deney için itici güç astronomi geliyor. görme sınırlı koşullar altında, SMF direkt birleştirme zordur ve verimsiz olduğu; Aşırı uyarlamalı optik yani 3 yapmak için gereklidir. Bu nedenle, MMFs tipik olarakteleskopun odak düzleminde 4 ışık toplarken ically kullanılır. Bu nedenle, sadece SMFs kullanılabilir özelliğe tutmak amacıyla, SMFs ve MMFs arasında etkili dönüştürme için gereklidir. Bu fotonik fener, konik geçiş 5 ile SMFs bir diziye bağlı olan bir çoklu bağlantı oluşan bir cihaz ile mümkün olmaktadır. Fotonik fenerler SMFs yakın kızılötesi gözlemler 6 (OH radikalleri ve diğer moleküllerin neden olduğu) atmosfer emisyon çizgilerini kaldırmak FBGs ihtiva ettiği Gnosis'in enstrüman, kullanılmıştır. Bu görev için bireysel, tek çekirdekli SMFs kullanmanın sakıncaları da teker teker yazılı ve önemli bir zaman ve manuel çaba gerektiren, optik trene tek tek eklenmiş olması gerektiğini vardır. Bu makalede açıklanan teknik tek modlu işlevselliği sağlamak için daha karmaşık bir lif biçimini kullanarak bu eksiklikleri gidermek için çalışır.
Yeni nesil OH SUPPRsalgılamanın enstrüman PRAXIS 7 çok çekirdekli fiberlerin (MCFs) kullanımını yapacaktır. Bu lifler, tek bir kaplama içine gömülü tek moded çekirdek herhangi bir sayıda içerebilir. Bu yaklaşımın avantajı MCF sonuçlanan fotonik fener kompakt ve sağlam kendi kendine yeten birim olmanın bir MMF içine konik olmasıdır. tamamlanan enstrümanda, teleskop ışık fener MMF portuna bağlanmış olacak; Konik geçiş o FBGs geçecek tek modlu çekirdek içine bu ışık ayıracaktır. geri kalan açık filtre dalga boyu detektörü üzerine dağılmış sonra spektrumu toplanmıştır.
tüm çekirdekler tek geçişte yazılı edilebilir kullanarak MCFs da, yazma ızgaraların sürecini hızlandırır. Bununla birlikte, yazma işlemi tüm çekirdekler aynı yansıtma özelliklerine sahip olmasını sağlamak için, modifiye edilmelidir. kaplama kavisli yüzey FBGs, res yan yazma sırasında bir lens gibi davranır çünkü buStandart yan yazma yöntemi kullanıldığı takdirde her özünde güç ve yönde değişen bir UV alanında ulting. Dolayısıyla her bir çekirdek farklı bir iletim profiline sahip olacaktır, ve fiber tek dalga boyunda 8 güçlü bastırma vermeyecektir.
Donanma Araştırma Laboratuarında bir grup, bu varyasyonun 9 etkilerini iptal etmek için çekirdeklerin dağılımı ve ışığa değiştirerek denedi. Bu tür bir yaklaşım kullanarak olumsuz bir elyaf kaplaması boyutu, ana boyutu, çekirdek ve kimyasal bileşimin numarası her kombinasyonu için yeniden zorunluluğudur. Buna ek olarak, sonuçta elde edilen tasarımlarda eksenel simetrisi olmaması MCF etkili dairesel iç kısım ile MMF olarak azaltılarak anlamına gelir. Bu yazıda sorununa farklı bir yaklaşım detayları: o düz bir yüzeye geçmek zorunda yerine kavisli kaplama doğrudan olayı kalarak lif içinde alanını değiştirerek. Bu yaklaşımı kullanarak, bir sonuçlanırMCF tasarımları ve boyutları, biz fotonik fenerler içine dahil olmak isteyen eksenel simetrik elyaflar çeşitli aktarılabilir tekniği.
Gerekli düz bir yüzey oluşturmak için MCF yassı bir dış duvar elde bir tarafında şasiye ve cilalı bir UV-transparan kılcal tüp içine yerleştirilir. İkinci çapı ± 10 mikron varyasyonları içerebilir çünkü küçük bir boşluk, lif ve kılcal arasında bırakılmalıdır. Bir temsili için Şekil 1'e bakınız. Bu yazıda bu şekilde FBGs yazma ve olası gelişmeler örneklerini sunmak için deneysel prosedür anlatacağız. Daha fazla bilgi için daha önce yayınlanan simülasyonları 10 ve deney sonuçlarını 11 bkz.
Parlatılmış kılcal tüp Şekil 1. diyagram FBG üründe kullanılanİyon. MCF kılcal tüp içine yerleştirilir. ikisi arasındaki boşluk küçük ancak çapı küçük varyasyonlar için izin vermelidir. Faz maske geçti UV ışığı daha sonra kılcal tüpün düz tarafı ile sisteme girer. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Protocol
Representative Results
Discussion
Şekil 2 ve 3 bir araya ızgaralar yazarken perdahlı kılcal tüp (PCT) verilmesi MCFBG çekirdek spektrumları üniformluğunu artırmak için yeterli olduğunu göstermektedir. yazıt sürecinin geri kalanı SMF ızgaralar oluşturma ve varolan çoğu AKŞ yazı sistemleri ile kullanılabilir kurulan yöntemler büyük ölçüde değişmez. Bu nedenle protokolün 2. bölümünde PCT'lerin hazırlanması belirtilen MCFBG tekdüzelik geliştirmek için en kritik öneme sahiptir. En…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The SAIL labs are funded through JBH’s Australian Laureate Fellowship from the Australian Research Council.
This research was supported by the Australian Research Council Centre of Excellence for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems (project number CE110001018).
Experimental work was performed in part at the OptoFab node of the Australian National Fabrication Facility, utilizing NCRIS and NSW state government funding. Fiber hydrogenation services were provided by TE Connectivity in Redfern. SLS would like to acknowledge the Optics and Electronics Laboratory, Fujikura Ltd, Japan for providing the 7-core fiber used in this experiment.
Materials
| Multicore fiber | Fujikura Ltd. | 7 cores with diameter 5.5 µm, core separation 35 µm, hexagonally arranged within 125 µm cladding, NA = 0.177 | |
| Glass tapering machine | Vytran | GPX-3000 | |
| UV laser | Coherent | 300 FreD Innova | Frequency doubled 244 nm, at least 150 mW output. CAUTION: eye damage; wear appropriate goggles |
| Phase mask | Lasiris | PM-244-1069.50-50.8 | Custom component, 1069.50 nm grating period, 5.08 mm thickness |
| Capillary tubes | Polymicro | TSP200794 | Inner diameter 200 µm, outer diameter 794 µm |
| Lapping machine | Logitech | PM5 | Combination grinder/polisher |
| UV-curable glue | Norland | NOA-61 | Cures rapidly, removable with acetone |
| Microgrit | Eminess | Al2O3: 25 µm and 5 µm particle size | |
| Polishing fluid | Eminess | ULTRA-SOL 500S | SF-500S-5, ULTRA-SOL 500S N/D, 5 GAL |
| Sodium hydroxide | 0.004M | ||
| Fiber cleaver | Vytran | LDC-400 | |
| Tunable laser | JDS Uniphase | SWS15101 | |
| IR Camera | Xenics | XEVA-1429 | 320×256 pixel, 16 bit resolution |
| Oven | Thermoline Scientific | LDO-030N | For annealing at T=110°C |
| Hydrogen gas | BOC | For hydrogenating fiber. CAUTION: flammable, pressurised gas | |
| Nitrogen gas | BOC | Booster for hydrogenation. CAUTION: pressurised gas | |
| Acetone | |||
| Razor blades |
Referencias
- Othonos, A. Fiber Bragg gratings. Rev. Sci. Instrum. 68 (12), 4309-4341 (1997).
- Bland-Hawthorn, J., Englund, M., Edvell, G. New approach to atmospheric OH suppression using an aperiodic fiber Bragg grating. Opt. Express. 12 (24), 5902-5909 (2004).
- Jovanovic, N., Guyon, O., Martinache, F., Schwab, C., Cvetojevic, N. How to inject light efficiently into single-mode fibers. Proc. SPIE. 9147, 91477P (2014).
- Bland-Hawthorn, J., et al. A complex multi-notch astronomical filter to suppress the bright infrared sky. Nat. Comm. 2, 581 (2011).
- Leon-Saval, S. G., Argyros, A., Bland-Hawthorn, J. Photonic lanterns. Opt. Express. 18 (8), 8430-8439 (2010).
- Trinh, C. Q., et al. GNOSIS: the first instrument to use fiber Bragg gratings for OH suppression. Astron. J. 145 (2), 51 (2013).
- Content, R., et al. PRAXIS: low thermal emission high efficiency OH suppressed fiber spectrograph. Proc. SPIE. 9151, 91514W (2014).
- Birks, T. A., Mangan, B. J., Dìez, A., Cruz, J. L., Murphy, D. F. Photonic lantern’ spectral filters in multi-core fiber. Opt. Express. 20 (13), 13996-14008 (2012).
- Askins, C., et al. Inscription of fiber Bragg gratings in multicore fiber. BGPP. , JWA39 (2007).
- Lindley, E., et al. Core-to-core uniformity improvement in multicore fiber Bragg gratings. Proc. SPIE. 9151, 91515F (2014).
- Lindley, E., et al. Demonstration of uniform multicore fiber Bragg gratings. Opt. Express. 22 (25), 31575-31581 (2014).
- Tomaru, S., Yasu, M., Kawachi, M., Edahiro, T. V. A. D. VAD single-mode fiber with 0.2 dB/km loss. Elec. Lett. 17 (2), 93-93 (1981).
