ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЗАПИСИ СУПЕРПОЗИЦИЙ ВОЛОКОННЫХ РЕШЕТОК БРЭГГА

Предмет исследования.Исследованы особенности процесса записи суперпозиций волоконных решеток Брэгга. Проанализированы изменения спектральных характеристик отдельных решеток суперпозиции, возникающие при записи поверх них последующих дифракционных структур. Метод. Запись суперпозиций волоконных решеток Брэгга проведена с помощью интерферометра Тальбота. В качестве источника излучения использовалась эксимерная лазерная система Optosystems MOPA CL-7550, работающая на газовой смеси KrF (длина волны генерации – 248 нм). Для амплитудного разделения лазерного пучка в схеме записи использована фазовая маска с периодом 1000 нм. Запись волоконных решеток Брэгга осуществлена в изотропном оптическом волокне с повышенной (до 12 мол.%) концентрацией GeO₂в световедущей сердцевине. Основные результаты. Получены образцы суперпозиций волоконных решеток Брэгга и проведен анализ их спектральных характеристик. Проведено исследование закономерностей изменения коэффициента отражения и центральной длины волны первой решетки суперпозиции от количества дифракционных структур, записанных поверх нее, времени экспозиции при их записи и спектрального интервала между ними. На основании полученных результатов даны рекомендации по оптимизации процесса записи суперпозиций волоконных решеток Брэгга. Практическая значимость. Полученные суперпозиции волоконных решеток Брэгга могут применяться при изготовлении оптических фильтров, датчиков физических величин для одновременного измерения нескольких параметров, а также для мультиплексирования и демультиплексирования сигналов в телекоммуникационном оборудовании.

 1.      Canning J. Fibre gratings and devices for sensors and lasers // Laser and Photonics Review. 2008. V. 2. N 4. P. 275–289. doi: 10.1002/lpor.200810010

2.      Pinto J.L. Fiber Bragg grating sensors novel applications // Latin America Optics and Photonics Conference. 2012. Paper LS2C.1. doi: 10.1364/LAOP.2012.LS2C.1

3.      Roriz P., Carvalho L., Frazao O., Santos J.L., Simoes J.A. From conventional sensors to fibre optic sensors for strain and force measurements in biomechanics applications: a review // Journal of Biomechanics. 2014. V. 47. N 6. P. 1251–1261. doi: 10.1016/j.jbiomech.2014.01.054

4.      Окоси Т. Волоконно-оптические датчики. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 256 c.

5.      Yoshino T., Sano Y., Ota D., Fujita K., Ikui T. Fiber-Bragg-grating based single axial mode Fabry-Perot interferometer and its strain and acceleration sensing applications // Journal of Lightwave Technology. 2016. V. 34. N 9. P. 2240–2250. doi: 10.1109/JLT.2016.2521440

6.      Hill K.O., Fujii Y., Johnson D.C., Kawasaki B.S. Photosensitivity in optical fiber waveguides: application to reflection filter fabrication // Applied Physics Letters. 1978. V. 32. N 10. P. 647–649. doi: 10.1063/1.89881

7.      Васильев С.А., Медведков О.И., Королев И.Г., Божков А.С., Курков А.С., Дианов Е.М. Волоконные решетки показателя преломления и их применение // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 12. С. 1085–1103.

8.      Стам А.М., Идрисов Р.Ф., Грибаев А.И., Варжель С.В., Коннов К.А., Сложеникина Ю.И. Запись волоконных решеток Брэгга с использование интерферометра Тальбота и эксимерной KrF-лазерной системы // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. N 5. С. 466–473. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-5-466-473

9.      Bartelt H., Schuster K., Unger S., Chojetzki C., Rothhardt M., Latka I. Single-pulse fiber Bragg gratings and specific coatings for use at elevated temperatures // Applied Optics. 2007. V. 46. N 17. P. 3417–3424. doi: 10.1364/AO.46.003417

10.   Tokarev A.V., Anchutkin G.G., Varzhel S.V., Gribaev A.I., Kulikov A.V., Meshkovskiy I.K., Rothhardt M., Elsmann T., Becker M., Bartelt H. UV-transparent fluoropolymer fiber coating for the inscription of chirped Bragg gratings arrays // Optics and Laser Technology. 2017. V. 89. P. 173–178. doi: 10.1016/j.optlastec.2016.10.012

11.   Arigiris A., Konstantaki M., Ikiades A., Chronis D., Florias P., Kallimani K., Pagiatakis G. Fabrication of high-reflectivity superimposed multiple-fiber Bragg gratings with unequal wavelength spacing // Optics Letters. 2002. V. 27. N 15. P. 1306–1308.

12.   Magne J., Bolger J., Rochette M., LaRochelle S., Chen L.R., Eggleton B.G., Azana J. Generation of a 4×100 GHz pulse-train from a single-wavelength 10-GHz mode-locked laser using superimposed fiber Bragg gratings and nonlinear conversion // Journal of Lightwave Technology. 2006. V. 24. N 5. P. 2091–2099. doi: 10.1109/JLT.2006.872682

13.   Othonos A., Lee X., Measures R.M. Superimposed multiple Bragg gratings // Electronics Letters. 1994. V. 30. N 23. P. 1972–1974. doi: 10.1049/el:19941359

14.   Идрисов Р.Ф., Грибаев А.И., Стам А.М., Варжель С.В., Сложеникина Ю.И., Коннов К.А. Запись суперпозиций волоконных решёток Брэгга с использованием интерферометра Тальбота // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 10. С. 56–60.

15.   Yusuke N., Shinji Y. Realization of various superstructure fiber Bragg gratings for DWDM systems using multiple-phase-shift technique // Proc. Optical Fiber Communication Conference and Exhibit. Anaheim, USA, 2002. V. 70. P. 110–111.

16.   Miclos S., Savastru D., Savastru R., Lancranjan I.I. Design of a smart superstructure FBG torsion sensor // Proceedings of SPIE. 2015. V. 9517. Art. 95172B. doi: 10.1117/12.2188231

17.   Zheng Z., Qian Z., Shou G., Hu. Y. Orthogonal wavelength-division-multiplexing using SSFBGs in passive optical networks // Proceedings of SPIE. 2009. V. 7633. Art. 76331O. doi: 10.1117/12.852001

18.   Gribaev A.I., Pavlishin I.V., Stam A.M., Idrisov R.F., Varzhel S.V., Konnov K.A. Laboratory setup for fiber Bragg gratings inscription based on Talbot interferometer // Optical and Quantum Electronics. 2016. V. 48. N 12. Art. 540.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License