ایجاد لیزر بریلوئن در فیبر نوری کشیده شده تک مد با آرایه توری براگ فیبری حک شده
چکیده
یک فیبر نوری باریک شده با یک مجموعه‌ای از توری‌های براگ فیبری (FBG) که در طول فرآیند کشیدن فیبر حک شده‌اند، ساخته شده است. پیک بازتابی کل فیبر برابر 5% و پهنای باند بازتابی حدود 5/3 نانومتر است. یک بازتاب‌سنج همدوس در حوزه فرکانس، برای نمایش دقیق قطر هسته فیبر و بازتاب پذیری توری که هر دو در تمام طول فیبر توزیع شده‌اند، اعمال شده است. این اندازه‌گیری‌ها با ویژگی‌های لیزر بریلوئن ایجاد شده در پیکربندی کاواک فیبری نیمه باز، مطابقت خوبی دارند.
توری‌های براگ فیبری (FBGs) معمولا به عنوان حسگرهای کمیت‌های فیزیکی (دما، تنش مکانیکی، حالت قطبش نور و غیره) [1،2] استفاده می‌شوند. یکی دیگر از کاربردهای امیدوار کننده FBG، فیلتر کردن طیفی است که در سیستم‌های پردازش نوری پیچیده استفاده می‌شود [3]. در مورد دوم، استفاده از آرایه‌های FBG که در یک فیبر تک مد حک شده است، برای پردازش سیگنال‌های پهن باند مورد توجه خاص است. مسئله فهم فنی این چنین فیبرهایی با آرایه‌های FBG در دستور کار است. یکی از راه‌های تولید یک آرایه FBG با یک بازتاب پهن باند، اصلاح هوشمند قطر فیبر در امتداد طول فیبر قبل یا بعد از حک کردن FBG است. چنین تغییری باعث دگرگونی در حالت ضریب شکست مؤثر می‌شود که به طور مستقیم توزیع طول‌موج بازتابی پیک FBG که برابر 2 ̷ Λ ffen=λ در امتداد فیبر است را تنظیم می‌کند، که در آن Λ دوره ماسک فازی است. برای مثال، در مرجع[4] یک FBG یکنواخت که در یک فیبر نوری با قطر 125 میکرون حک شده، با کشیده شدن ملایم قطر فیبر به کمتر از 10 میکرون اصلاح شده است، که این امر منجر به افزایش 10 برابری پهنای طیف بازتابی از FBG می‌شود. در این آزمایش گرمای حرارتی بالا تا دمای ذوب شیشه با کشش همزمان فیبر برای باریک کردن فیبر اعمال شده است. اثر مشابهی نیز برای چاپ کردن فیبر نوری با یکFBG یکنواخت از قبل حک شده، گزارش شده است [5]. محدودیت‌های اصلی تکنیک‌های ذکر شده عبارت‌اند از، تعداد کم FBGهای حک شده در یک فیبر تک مد، کم شدن کیفیت FBG در طول فرآیند حرارت‌دهی، کم بودن طول فیزیکی فیبر دارای آرایه FBG و اتلاف خطی قابل توجه. اخیرا ما آرایه‌های FBG یکنواختی را نشان داده‌ایم [6،7] که در یک فیبر نوری، توسط یک لیزر اگزایمر در طول‌موج 248 نانومتر بلافاصله در طول روند طراحی، حک شده است. چنین فیبری که شامل بیش از 10،000 FBG است طولی برابر صدها متر دارد و پهنای طیف بازتابی 0.2 نانومتر را نشان می‌دهد. تکنیک حک کردن ما در ترکیب با امکان کنترل قطر فیبر در طی فرایند طراحی اجازه می‌دهد تا آرایه‌های FBG را با داشتن بازتاب توزیعی در طول صدها متر، یعنی در امتداد طول فیبر نوری، تولید کنیم. چنین دستگاه جدید فیبر برای بسیاری از کاربردهای فتونی ازجمله پردازش سیگنال نوری، حسگر فیبر توزیعی و لیزرهای فیبری تصادفی، مفید است.
abstract
A tapered optical fiber has been manufactured with an array of fiber Bragg gratings (FBG) inscribed during the drawing process. The total fiber peak reflectivity is 5% and the reflection bandwidth is 3.5 nm. A coherent frequency domain reflectometry has been applied for precise profiling of the fiber core diameter and grating reflectivity both distributed along the whole fiber length. These measurements are in a good agreement with the specific features of Brillouin lasing achieved in the semi-open fiber cavity configuration.
Fiber Bragg Gratings (FBGs) are commonly used as sensors of physical quantities (temperature, mechanical tension, light polarization state, etc.) [1,2]. Another promising FBG application is spectral filtering employed in complex optical processing systems [3]. In the latter case the use of FBG arrays inscribed in a single fiber is of particular interest for processing of broadband signals. The problem of technical realization of such FBGs array fibers is on the agenda. One of the ways to produce an FBGs array with a broadband reflectivity is smart modification of the fiber diameter along the fiber length before or after FBG inscription. Such variation causes a change of the mode effective refractive index neff that directly sets the distribution of the FBG peak reflectivity wavelength k ¼ neffK=2 along the fiber length, where K is the period of the phase mask. For an example, in Ref. [4] an uniform FBG inscribed in an optical fiber with the diameter of 125 lm has been modified by smooth tapering of the fiber diameter down to 10 lm leading to 10 fold broadening of the FBG reflectivity spectrum. In that experiment a thermal heating up to the glass melting temperature with simultaneous stretching of the fiber have been applied for fiber tapering. A similar effect has been reported as well for etching optical fiber with an pre-inscribed uniform FBG [5]. The main limitations of the mentioned techniques are a small number of FBGs inscribed in a single fiber, degradation of FBG quality during heating, a short physical length of the FBG array fiber, significant linear losses. Recently, we have demonstrated an uniform FBG arrays [6,7] recorded in an optical fiber by an excimer laser operating at 248 nm immediately during the drawing process. Such a fiber containing up to 10,000 FBGs has a typical lengths of hundreds of meters and exhibit the reflectivity spectrum width of 0.2 nm. Our inscription technique in combination with the possibility to control the fiber diameter during the drawing process allows to produce FBGs arrays possessing the reflectivity distributed along hundreds of meters, i.e. over the whole optical fiber length. Such a new all fiber device is of great interest for many photonic applications, like optical signal processing, distributed fiber sensing, random fiber lasers.
چکیده
قدر دانی
Abstract
Acknowledgments
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه