मल्टीकोर फाइबर में Bragg gratings लेखन
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
फाइबर Bragg gratings (FBGs) व्यापक रूप से तथ्य यह है कि वे आवेदन पत्र 1 की एक बड़ी संख्या के लिए अनुकूलित किया जा सकता है की वजह नैरोबैंड फिल्टर के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। वे एकल तरंग दैर्ध्य को दबाने के लिए ही सीमित नहीं हैं; जटिल संचरण स्पेक्ट्रा aperiodic अपवर्तनांक रूपों 2 के उपयोग के द्वारा बनाया जा सकता है। एक सीमा है कि FBGs केवल एकल मोड फाइबर (SMFs) में उत्कीर्ण किया जा सकता है, क्योंकि तरंग दैर्ध्य है कि एक दिया झंझरी अवधि के लिए दबा दिया जाता है प्रसार निरंतर पर निर्भर करता है। एक बहुपद्वति फाइबर (MMF) है, जहां प्रत्येक विधा एक अलग प्रसार निरंतर है, प्रत्येक विधा के लिए दबा दिया तरंगदैर्ध्य अलग है और इसलिए किसी भी झंझरी एकल तरंगदैर्ध्य पर मजबूत दमन देना नहीं है।
इस प्रयोग के लिए प्रोत्साहन खगोल विज्ञान से आता है। देखने-सीमित शर्तों के तहत, एक SMF में प्रत्यक्ष युग्मन मुश्किल और अक्षम है; चरम अनुकूली प्रकाशिकी तो 3 करने के लिए आवश्यक हैं। इस वजह से, MMFs typ हैंically जब दूरबीन फोकल हवाई जहाज़ 4 से प्रकाश इकट्ठा किया करते थे। इसलिए आदेश कार्यक्षमता केवल SMFs के लिए उपलब्ध रखने के लिए, यह SMFs और MMFs के बीच कुशल रूपांतरण के लिए आवश्यक है। यह फोटोनिक लालटेन, एक डिवाइस एक बहुपद्वति एक घटना के लिए संक्रमण 5 के माध्यम से SMFs की एक सरणी से जुड़े बंदरगाह के होते हैं, जिसके साथ संभव बनाया है। फोटोनिक लालटेन आत्मिक ज्ञान साधन है, जिसमें SMFs निहित FBGs (OH कण और अन्य अणुओं के कारण) के निकट अवरक्त प्रेक्षणों 6 से वायुमंडलीय उत्सर्जन लाइनों को हटाने के लिए इस्तेमाल किया गया। इस कार्य के लिए अलग-अलग, एकल कोर SMFs का उपयोग करने की कमियां है कि वे एक-एक कर लिखा होना चाहिए और ऑप्टिकल ट्रेन में व्यक्तिगत रूप से spliced, महत्वपूर्ण समय और मैनुअल प्रयास की आवश्यकता होती हैं। तकनीक इस आलेख में वर्णित इन एक अधिक जटिल फाइबर प्रारूप का उपयोग कर एकल मोड कार्यक्षमता प्रदान करने के लिए कमियों को संबोधित करने के लिए प्रयास करता है।
अगली पीढ़ी ओह suppression साधन अमल 7 मल्टी कोर फाइबर (MCFs) का प्रयोग करना होगा। इन तंतुओं एक भी आवरण में एम्बेडेड एकल moded कोर के किसी भी संख्या में होते हैं। इस दृष्टिकोण का लाभ यह है कि एमसीएफ जिसके परिणामस्वरूप फोटोनिक लालटेन एक कॉम्पैक्ट और मजबूत आत्म निहित इकाई होने के साथ एक MMF में पतला किया जा सकता है। पूरा साधन में, दूरबीन से प्रकाश लालटेन की MMF बंदरगाह में युग्मित किया जाएगा; घटना संक्रमण एकल मोड कोर जहां यह FBGs से गुजरना होगा में इस रोशनी अलग कर देगा। तरंग दैर्ध्य शेष प्रकाश को छानने के बाद एक डिटेक्टर पर छितरी हुई है, स्पेक्ट्रा एकत्र।
का प्रयोग MCFs भी gratings लेखन की प्रक्रिया को गति के रूप में सभी कोर एक भी पास में उत्कीर्ण किया जा सकता है। हालांकि, लिखने की प्रक्रिया के क्रम में संशोधित किया जाना चाहिए सुनिश्चित करें कि सभी कोर एक ही प्रतिबिंब विशेषताओं है। इसका कारण यह है आवरण के घुमावदार सतह FBGs, रेस के पक्ष-लेखन के दौरान एक लेंस के रूप में कार्य करता हैएक यूवी क्षेत्र है जो प्रत्येक मूल में शक्ति और दिशा में बदलता है, तो मानक पक्ष-लेखन विधि का इस्तेमाल किया जाता है में ulting। इसलिए प्रत्येक कोर एक अलग संचरण प्रोफ़ाइल है, और फाइबर एक एकल तरंगदैर्ध्य 8 पर मजबूत दमन उपलब्ध नहीं कराएगा।
नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला में एक समूह वितरण और कोर की photosensitivity संशोधित इस बदलाव 9 के प्रभाव को रद्द करने के साथ प्रयोग किया। इस तरह के एक दृष्टिकोण का उपयोग कर के नकारात्मक पक्ष यह है कि फाइबर आवरण आकार, मूल आकार, कोर और रासायनिक संरचना की संख्या के हर संयोजन के लिए बदल दिया जाना चाहिए। इसके अलावा, जिसके परिणामस्वरूप डिजाइनों में अक्षीय समरूपता की कमी का मतलब है कि एमसीएफ प्रभावी रूप से एक परिपत्र कोर के साथ एक MMF में पतला नहीं किया जा सकता। इस पत्र का विवरण समस्या के लिए एक अलग दृष्टिकोण: यह एक सपाट सतह के माध्यम से पारित होने के बजाय घुमावदार आवरण पर सीधे घटना होने के द्वारा फाइबर के भीतर क्षेत्र को संशोधित। इस दृष्टिकोण का प्रयोग एक में यह परिणामतकनीक है जो एमसीएफ डिजाइन और आकार, विशेष रूप से अक्षीय रूप से सममित फाइबर जो हम फोटोनिक लालटेन में शामिल करना चाहते हैं की एक किस्म के लिए हस्तांतरणीय है।
आवश्यक सपाट सतह बनाने के लिए, एमसीएफ एक यूवी पारदर्शी केशिका ट्यूब जो जमीन दी गई है और पॉलिश एक तरफ एक फ्लैट बाहरी दीवार के अंदर देने के लिए रखा गया है। एक छोटे से अंतराल, फाइबर और केशिका के बीच छोड़ दिया जाना चाहिए क्योंकि बाद में व्यास ± 10 माइक्रोन रूपों हो सकती है। एक प्रतिनिधित्व के लिए चित्रा 1 देखें। इस पत्र में इस ढंग से FBGs लिख सकते हैं और संभव सुधार के उदाहरण प्रदान करने के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रिया का वर्णन करेंगे। अधिक जानकारी के लिए पहले प्रकाशित सिमुलेशन 10 और प्रयोगात्मक परिणामों 11 देखें।
चित्रा 1. पॉलिश केशिका ट्यूब का आरेख डीसीएफ उत्पाद में इस्तेमाल के रूप मेंआयन। एमसीएफ केशिका ट्यूब के अंदर रखा गया है। दोनों के बीच की खाई को छोटा हो लेकिन व्यास में छोटे बदलाव के लिए अनुमति चाहिए। यूवी प्रकाश है जो चरण मुखौटा के माध्यम से पारित कर दिया गया तो केशिका ट्यूब के फ्लैट की ओर प्रणाली के माध्यम से प्रवेश करती है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
Protocol
Representative Results
Discussion
आंकड़े 2 और 3 एक साथ चलता है कि पॉलिश केशिका ट्यूब (पीसीटी) शुरू करने के लिए जब gratings लेखन MCFBG में कोर स्पेक्ट्रा की एकरूपता में सुधार करने के लिए पर्याप्त है। शिलालेख प्रक्रिया के बाकी SMF gratings बनान?…
Disclosures
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 |
References
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