Rédaction de Bragg dans les fibres multipaires
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
Réseaux de Bragg sur fibre (FBG) de sont largement utilisés comme filtres à bande étroite en raison du fait qu'ils peuvent être personnalisés pour un grand nombre d'applications 1. Ils ne sont pas limités à la suppression des longueurs d'onde individuelles; Les spectres de transmission complexe peut être réalisé par l'utilisation de apériodiques des variations d'indice de réfraction 2. Une limitation est que les FBG ne peuvent être inscrites dans des fibres monomodes (SMF), car la longueur d'onde qui est supprimée pendant une période de réseau donnée dépend de la constante de propagation. Dans une fibre multimode (MMF), dans lequel chaque mode présente une constante de propagation différente, la longueur d'onde supprimée pour chaque mode est différent et par conséquent, le réseau ne donne pas une suppression forte à toute longueur d'onde unique.
L'impulsion de cette expérience provient de l'astronomie. Lorsque la visibilité est limitée, le couplage direct dans un SMF est difficile et inefficace; optique adaptative extrêmes sont tenus de le faire 3. À cause de cela, FMM sont typmatiquement utilisé lors de la collecte de lumière du plan focal du télescope 4. Par conséquent, afin de maintenir la fonctionnalité disponible uniquement pour les fichiers SMF, il est nécessaire d'avoir une conversion efficace entre SMF et FMM. Ceci est rendu possible avec la lanterne photonique, un dispositif qui se compose d'un port multimode connecté à un réseau de SMF via une transition conique 5. Lanternes photoniques ont été utilisés dans l'instrument GNOSIS, dans lequel le contenu SMF FBG pour éliminer les raies d'émission atmosphériques (causés par les radicaux OH et d' autres molécules) à partir d' observations dans le proche infrarouge 6. Les inconvénients de l'utilisation individuels, SMF single-core pour cette tâche sont qu'ils doivent être écrites une par une et épissés individuellement dans le train optique, ce qui nécessite beaucoup de temps et d'effort manuel. La technique décrite dans cet article tente de remédier à ces lacunes en utilisant un format de fibre plus complexe pour fournir la fonctionnalité monomode.
La prochaine génération OH supprinstrument ession PRAXIS 7 fera usage de fibres multi-core (MCF). Ces fibres contiennent un nombre quelconque de noyaux simples-moded noyées dans une seule gaine. L'avantage de cette approche est que le MCF peut être effilé dans un MMF avec la lanterne photonique résultante étant une unité autonome compacte et robuste. Dans l'instrument terminé, la lumière du télescope sera couplé au port MMF de la lanterne; la transition conique va séparer cette lumière dans les noyaux monomodes où il passera par le FBG. Après la longueur d'onde de filtrage de la lumière restante est dispersée sur un détecteur, les spectres recueillis.
Utilisation de MCF accélère également le processus de réseaux d'écriture, comme tous les noyaux peuvent être inscrits en une seule passe. Cependant, le processus d'écriture doit être modifiée afin de faire en sorte que tous les noyaux ont les mêmes caractéristiques de réflexion. En effet, la surface incurvée de la gaine agit comme une lentille en face d'écriture des FBG res,Ulting dans un domaine UV qui varie en puissance et la direction au niveau de chaque noyau latéral si la méthode d'écriture standard est utilisée. Ainsi , chaque noyau aura un profil de transmission différent, et la fibre ne fournira pas une forte répression à une seule longueur d' onde 8.
Un groupe au Naval Research Laboratory a expérimenté avec la modification de la distribution et de la photosensibilité des noyaux d'annuler les effets de cette variation 9. L'inconvénient d'utiliser une telle approche est que la fibre doit être repensé pour chaque combinaison de la taille de la gaine, la taille de base, le nombre de noyaux et la composition chimique. En outre, l'absence de symétrie axiale dans les plans résultants signifie que le MCF ne peut être efficacement effilée dans une MMF avec un noyau circulaire. Cet article détaille une approche différente du problème: modifier le champ dans la fibre en la faisant passer à travers une surface plane au lieu d'être directement incident sur le dallage. En utilisant cette approche se traduit par unetechnique qui est transférable à une variété de modèles et de tailles MCF, en particulier les fibres axialement symétriques que nous souhaitons intégrer dans des lanternes photoniques.
Pour créer la surface plane nécessaire, le MCF est placé à l'intérieur d'un tube capillaire transparent aux UV qui a été broyé et poli sur un côté pour donner une paroi extérieure plane. Un petit espace doit être laissé entre la fibre et le capillaire, étant donné que celui-ci peut contenir ± 10 um variations de diamètre. Voir la Figure 1 pour une représentation. Le présent document décrit la procédure expérimentale pour écrire FBG de cette manière et de fournir des exemples des améliorations possibles. Pour plus d' informations , voir simulations publiées précédemment 10 et les résultats expérimentaux 11.
Figure 1. Schéma du tube capillaire poli tel qu'il est utilisé dans le produit FBGions. Le MCF est placé à l' intérieur du tube capillaire. L'écart entre les deux devrait être faible, mais permettre à de petites variations de diamètre. La lumière UV qui est passé à travers le masque de phase entre alors dans le système par le côté plat du tube capillaire. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les figures 2 et 3 montrent en même temps que l' introduction du tube capillaire polie (PCT) lors de l' écriture des réseaux est suffisante pour améliorer l'uniformité des spectres de base dans le MCFBG. Le reste du processus d'inscription est en grande partie inchangé par rapport à des méthodes établies pour la création de réseaux de SMF et peut être utilisé avec la plupart des systèmes existants d'écriture FBG. D'où la préparation des PCT comme…
Declarações
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 |
Referências
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