La escritura de Bragg en fibras Multicore

Rejillas de Bragg de fibra (FBG) son ampliamente utilizados como filtros de banda estrecha debido al hecho de que pueden ser personalizadas para un gran número de aplicaciones ^1. No se limitan a la supresión de las longitudes de onda individuales; espectros de transmisión compleja puede ser creado por el uso de aperiódicas variaciones del índice de refracción ^2. Una limitación es que FBGs sólo pueden ser inscritos en fibras monomodo (SMF), ya que la longitud de onda que se suprime por un período de rejilla dada depende de la constante de propagación. En una fibra multimodo (MMF), donde cada modo tiene una constante de propagación diferente, la longitud de onda suprimido para cada modo es diferente y por lo tanto, la rejilla no da supresión fuerte en cualquier longitud de onda única.

El impulso para este experimento viene de la astronomía. Bajo condiciones de visibilidad limitada, el acoplamiento directo en un SMF es difícil e ineficiente; Se requiere la óptica adaptativa extrema de hacerlo ^3. Debido a esto, los FMM son típcamente utilizado en la recogida de la luz desde el plano focal del telescopio ^4. Por lo tanto, con el fin de mantener la funcionalidad disponible sólo para SMF, es necesario tener una conversión eficiente entre los SMF y los FMM. Esto es posible con el farol fotónico, un dispositivo que consiste en un puerto multimodo conectado a una serie de SMF a través de una transición cónica ^5. Linternas fotónicos se utilizaron en el instrumento GNOSIS, en el que el SMF contenía FBGs para eliminar las líneas de emisión a la atmósfera (causado por los radicales OH y otras moléculas) a partir de observaciones en el infrarrojo cercano ^6. Los inconvenientes de la utilización, SMF un solo núcleo individuales para esta tarea son que deben ser escritos uno por uno y se unen individualmente en el tren óptico, lo que requiere mucho tiempo y esfuerzo manual. La técnica descrita en este artículo se propone abordar estas deficiencias utilizando un formato más complejo de fibra para proporcionar la funcionalidad de modo único.

El Suppr OH próxima generaciónesión instrumento PRAXIS ⁷ hará uso de fibras de múltiples núcleos (FMC). Estas fibras contienen cualquier número de núcleos monomodo incrustados en un solo revestimiento. La ventaja de este enfoque es que la FMC puede ser disminuido en un MMF con el farol fotónico que resulta ser una unidad compacta y robusta autónomo. En el instrumento terminado, la luz del telescopio se acopla en el puerto MMF de la linterna; la transición cónica separará esta luz en los núcleos monomodo donde va a pasar a través de los FBG. Después de que la longitud de onda de la filtración de la luz restante se dispersa sobre un detector, los espectros recogidos.

El uso de los FMC también acelera el proceso de rejillas de escritura, ya que todos los núcleos se pueden inscribir en una sola pasada. Sin embargo, el proceso de escritura debe ser modificado con el fin de asegurar que todos los núcleos tienen las mismas características de reflexión. Esto es porque la superficie curvada del revestimiento actúa como una lente durante side-escritura de las FBGs, resulting en un campo UV que varía en potencia y la dirección en cada núcleo si se utiliza el método de lado de escritura estándar. Por lo tanto cada núcleo tendrá un perfil de transmisión diferente, y la fibra no proporcionará supresión fuerte a una sola longitud de onda ^8.

Un grupo en el Laboratorio de Investigación Naval experimentó con la modificación de la distribución y la fotosensibilidad de núcleos para cancelar los efectos de esta variación ^9. La desventaja de usar este enfoque es que la fibra debe ser rediseñado para cada combinación de tamaño de revestimiento, el tamaño del núcleo, el número de núcleos y composición química. Además, la falta de simetría axial en los diseños resultantes significa que el MCF no puede ser cónico con eficacia en un MMF con un núcleo circular. Este documento detalla un enfoque diferente al problema: la modificación del campo dentro de la fibra por tener que pasar a través de una superficie plana en lugar de ser directamente incidente sobre el revestimiento curvo. Usando este enfoque se traduce en unatécnica que se puede transferir a una variedad de diseños y tamaños MCF, en particular las fibras axialmente simétricas que deseamos incorporar en linternas fotónicos.

Para crear la superficie plana es necesario, el MCF se coloca dentro de un tubo capilar transparente a UV que se ha molido y pulido en un lado para dar una pared exterior plana. Un pequeño espacio debe dejarse entre la fibra y capilar, ya que este último puede contener ± 10 micras variaciones en el diámetro. Véase la Figura 1 para una representación. Este documento describe el procedimiento experimental para escribir FBG de esta manera y dar ejemplos de las posibles mejoras. Para obtener más información, ver simulaciones previamente publicados ¹⁰ y ¹¹ resultados experimentales.

Figura 1. Diagrama de tubo capilar pulido tal como se utiliza en el producto FBGde iones. El MCF se coloca dentro del tubo capilar. La brecha entre los dos debe ser pequeña, pero permitir pequeñas variaciones en el diámetro. La luz UV que ha pasado a través de la máscara de fase y luego entra en el sistema a través de la parte plana del tubo capilar. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.