JPH06501783A - 光ファイバ格子形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光フアイバ格子形成方法 本発明は、光フアイバ導波体において２つ以上のブラッグ格子を形成する方法に 関する。

この明細書における用語「光」は、可視領域の両端部の赤外線領域および紫外線 領域の部分と共に可視領域として一般に知られている電磁スペクトルの部分に関 するものであり、それは光ファイバのような誘電体先導波体によって伝送される ことができる。

光通信の領域およびセンサにおける適用に関して硅素ゲルマニウム光ファイバに おける光感性の利用についてがなりの関心がある。光ファイバの屈折率の最初に 報告された恒久的な光学的に誘導された変化は、文献（１９８７年、Ａｐｐｌｅ 、　Ｐｈ７ｓ。

Ｌｅｆｔ、３２，６４７　）に記載されている。それらの試験において、ファイ バ端部から反射され、周期的な反射率が誘導されるファイバにおいて定在波が生 成された５１４．５月ｍのコヒーレント放射は、その長さに沿って変化する。こ れは、入射ビームの波長でピークを有するファイバにおいて高反射カブラッグ格 子が形成される。格子成長機構について多数の研究がされているので、光感性フ ァイバは例えば文献（１９８１年、Ａｐｐｉ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅ目、２０．４４０ 　）に記載されているように実行される。しかしながら、ファイバコアの屈折率 に対する摂動を生じる機構は、十分に理解されていない。ファイバが光感性であ るスペクトル領域は、紫外線から約７００ｎｍまでの領域に認められる。

ファイバ格子の潜在的な適用は多数ある。例えば通信用において、紫外線レーザ によって外部的に書き込まれた同調可能な集積ファイバ格子はスペクトル制御フ ァイバレーザに使用されることができる。文献（１９７８年、８月の０ｐｔｉｃ ｉ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、第３巻、第２号、第６６乃至６８頁）には、格子形成処理 の重要な特性はフィルタ応答特性か調整されることができる範囲であることが記 載されている。例えば、複雑なフィルタを形成する１方法は、同時あるいは連続 的に異なる波長の光によるファイバの照射あるいは格子書き込み装置の調整によ って同じファイバに２つ以上の簡単な帯域停止特性を重畳することである。

ブラッグ格子を形成する別の既知の方法は、適当な角度で２つのコヒーレント放 射ビームを干渉させることによる格子の側面書き込みによる。格子のピッチは、 異なる格子ピッチかこの角度を調整することによって形成されるような２つのビ ームの交差角度によって決定される。

本発明による光ファイバに２つのブラッグ格子を形成する方法は、異なる縦方向 応力か各格子を光学的に書き込む前にファイバに供給され、全格子が書き込みの 時間に同じブラッグ状態を有することを特徴とする。

本発明は、多重波長照射を不必要にする利点を有する２つ以上の格子を書き込む 方法を提供する。

本発明の方法は、先ファイバが２０％まで理論的に直線に引き伸されることがで きるという事実を利用する。感光性ファイバの長さｌが波長λ０のレーザからの 光によって照射される場合、これは約λ　／２ｎｅ、、の周期の格子を生じる。

ここでｎｅｆｆはファイバモード屈折率である。ファイバか照射される時にΔ１ だけ引き伸されている場合、以前と同じピッチ、すなわち同じブラッグ状態の格 子が書き込まれる。ファイバが応力を解除されて弛緩されるとき、この第２の格 子のピッチを書き込んた後の通常の長さは第１の格子よりもわずかに短い。反射 フィルタの場合に、第２の格子は、書き込み波長よりも短いピーク波長を有する 。これは、同じファイバにおいて複数の異なるピッチの格子を設けるために伸ば されることができる。

例えば、ファイバにおいて異なる周期の２つの格子が存在し、それらが同じ相対 的な位相関係を有すると仮定される場合、ファイバにおける屈折率変調は２つの 屈折率変調の重畳によっ゛て有効に与えられる。これは、次の式によって与えら Ａ　ｃｏｓ　（（ｋ　＋ｋ　）　Ｚ）　ｅｏｓ（（ｋｌ−に２）　Ｚ）ここでｋ ｌおよびに２は２つの格子の波の数であり、Ｚは伝播方向であり、Ａ１は屈折率 摂動の振幅である。目下、関心のあるのは第２の変調項であり、高周波数の項で ある第１の項か定数であると仮定される。（この高周波数の項は、短い波長の反 射フィルタとして原理的に使用される。）それ故、屈折率変調は次の式によって 与えられる。

ｎ、Ｂ　（Ｚ）　＝Ａ　ｃｏｓ　（（ｋ、　−に２）　Ｚ）この式から、２つの 光学的に書き込まれた格子の周期を選択することによって任意の周期の結果的な 格子が生成されることがわかる。ファイバに書き込まれた周波数の異なる格子は 、必要な位相整合状態かこれらの処理に合わせることができるので、ＳＨＧ、偏 光変換およびモード変換のような適用に特に重要である。実際の動作波長はｋ　 およびに２の値におけす る差に依存し、実際の書き込み波長には依存しない。例えば、簡単な計算は、フ ァイバがＳＨＧにおける位相整合に使用される場合に約２％だけ引き伸されるこ とを示す。ファイバの長さにおける小さな変化でさえ偏光およびモード変換器に 要求される。これらのファイバの長さの変化は、試験において現在使用されてい るファイバにおいて容易に達成されるべきである。

それはまた、ファイバが約１０％だけ引き伸される場合に１．３乃至１５μｍの 通信帯域幅で使用される反射格子を書き込むことを可能にする。これは理論的に 予測された変化の範囲内であるが、ファイバの製造における欠陥のためこれを行 うことが可能であるか否かは明確ではない。それが行われると仮定すると、これ は高反射の小さな帯域幅の格子がファイバに書き込まれることを可能にする。ま た、パルス生成および入射レーザ光線の成形を可能にするファイバにおける複数 の格子の書き込みも可能になる。

異なる歪みを生成するためにファイバに異なる縦方向応力を供給する通常の方法 は、ファイバの１端部をクランプし、ファイバの他端部にクランプされたピエゾ 電気変換段によって応力を供給することである。その他の圧力を加える手段とし て、ピエゾ電気変換段に代ってファイバに取り付けられたクランプされたマイク ロメータを使用できることは明らかである。

別の書き込み技術はシリンダの周りにファイバを巻き付けるために使用され、応 力はピエゾ電気エキスパンダによってシリンダの半径を変えることによってファ イバに供給され、ファイバはピエゾ電気クラディングで覆われ、応力は供給され た電圧を変化することによって変化される。

本発明は、外部的な格子書き込み方法およびファイバの下に光信号を入射するこ とによって書き込まれた格子に対して適用可能である。

本発明の実施例は、添付図面を参照にして説明される。

図１は、本発明の方法を実行するために特別に設計された装置の概略図であり、 図２は、相対的な歪の関数であるファイバ格子の反射率および透過率のグラフで あり、 図３は、供給された歪の関数であるファイバの反射率および透過率のグラフであ る。

５１４．５ｎｍで単一モード硅素ゲルマニウムファイバに格子を書き込むために 使用された試験的装置が図１に示されている。０．９μｍの半径および０．０１ ２のΔｎを有するファイバ２は、１端部４でクランプされ、端部４はグラスフェ ルール５において囲まれ、クランプ６によってクランプされ、他方の端部８は、 この場合はぼ５Ｑｃｍであるファイノくの長さが２０μｍまで変化されることが できるピエゾ電気変換段ｌＯに接続される。格子は、部分反射器１４およびレン ズ１６を介してファイバ２の端部４にアルゴンイオンレーザ１２（こよって発生 された５１４．５ｎｍのレーザ光線を結合することによって書き込まれる。格子 の書き込み中にファイノく２の端部８を出る信号は、光検出器１８上に焦点を結 ぶ。それ力曵ファイバ２中に書き込まれるように格子によって反射された増加し た信号はファイバ２の端部４を出て、レンズ１６によって集められ、部分反射器 １４によって光検出器２０に反射される。

格子の書き込みおよび読み取り中、人力および監視ビームの偏光は注意深く制御 された。

格子の書き込み後のファイバ２の反射率プロフィル（ヨ、ファイバ中に５１４． ５ｎｍの０．５ｍＷの光線を入射し、ピエゾ電気変換段ｌＯを使用してファイノ 〈を引き伸すことによって得られた。

図２は、シングルモードアルゴンイオンレーザ１２力λらの２５０ｍＷが約２分 間それに入射された後のファイノ＜（二お０て形成された典型的な格子の低倍率 の反射率／透過率を示している。これは、格子のブラ・ソゲ状態が歪に関して直 線（こ変イヒするように格子の反射率／透過率プロフィルを与える。このデータ から、格子は７０％のピーク相対性および４８２Ｈ〜１２の帯域幅を有すること が認められた。図２（こ示されてｌ、Ｎる格子のプロフィルは、ブラッグ反射器 と通常関連した５ｉｎＣ２に類似している。

格子を書き込む前のファイバに供給された歪を変化することによって、さらに３ つの格子は４６ＧＨｚで分離されたピーク波長をそれぞれ有する同じファイノく に光学的に書き込まれた。ファイバに供給された歪を変化することによって、フ ァイバに書き込まれた４つの格子は走査されることができる。

図３は、４つの格子のうち２つを通って走査される歪領域に対するアルゴンレー ザ１２からの５１４．５ｎｍのプローブ信号に関する供給された歪の関数である 透過率および反射率を示す。

相対的な歪Ｘｌ０−Ｅ　ｔｏｌｏ） 透過率　１％） 補正書の翻訳文提出書く特許法第１８４条の８）平成５年５月１０日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．異なる縦方向応力が各格子を光学的に書き込む前にファイバに供給され、全 格子が書き込みの時に同じブラッグ状態を有することを特徴とする光ファイバ導 波体に２つ以上のブラッグ格子を形成する方法。
2. ２．全格子がファイバを通る同じ波長の光信号を入射することによって書き込ま れる請求項１記載の方法。
3. ３．応力がピエゾ電気伸張装置によってファイバに供給される請求項１および２ のいずれか１項記載の方法。
4. ４．ファイバが単一モードの硅素ゲルマニウム光ファイバである請求項１乃至３ のいずれか１項記載の方法。
5. ５．光信号が５１４．５ｎｍの波長を有する請求項４記載の方法。