Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами

Классы МПК:G02B6/14 модовые преобразователи
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД. (KR)
Приоритеты:
подача заявки:
1999-11-16
публикация патента:

Фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами включает сердцевину, имеющую волоконно-оптические дифракционные решетки с большими периодами, сформированные на ней, каждая с заданным периодом, оболочку, окружающую сердцевину, покрытие, покрывающее часть оболочки, без волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами, повторное покрытие, покрывающее часть оболочки, имеющую волконно-оптические дифракционные решетки с большими периодами. Показатель преломления сердцевины обеспечивает смещение связанной длины волны в сторону коротких длин волн при увеличении температуры в соответствии с количеством примеси, добавленной в сердцевину. Показатель преломления повторного покрытия уменьшается при повышенной температуре и связанная длина волны смещается в сторону длинных волн. Сердцевина дает отрицательное смещение связанной длины волны на величину положительного смещения связанной длины волны в материале повторного покрытия, показатель преломления которого уменьшается при увеличении температуры. Обеспечена температурная стабильность параметров фильтра, стойкость к повышенной влажности. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к фильтру на основе волоконно-оптических дифракционных решеток, а конкретно к температурно-стабилизированному фильтру на основе волоконно-оптических дифракционных решеток, который не дает смещения параметров связи в зависимости от изменения температуры.

Волоконно-оптическая дифракционная решетка обычно используется в качестве фильтра для выбора оптического сигнала на определенной длине волны, распространяющейся вдоль сердцевины оптического волокна. Волоконно-оптическая дифракционная решетка может удалять или отражать свет на определенной длине волны за счет того, что, используя ультрафиолетовый (УФ) лазер, индуцируется периодическое изменение показателя преломления оптического волокна. Волоконно-оптические дифракционные решетки подразделяются на волоконно-оптические дифракционные решетки с маленьким периодом и волоконно-оптические дифракционные решетки с большим периодом.

При фильтрации сигнала с помощью волоконно-оптических дифракционных решеток с маленькими периодами отражается свет только на определенной длине волны, в то время как волоконно-оптические дифракционные решетки с большими периодами связывают моду сердцевины, на которой (моде) оптический сигнал распространяется вдоль сердцевины оптического волокна, с модой оболочки при том же направлении распространения. Волоконно-оптические дифракционные решетки с большими периодами, составляющими от нескольких десятков мкм до нескольких сотен мкм, используются в качестве сглаживающего фильтра усилителя в ВУПЭ (усилитель на основе оптического волокна с примесью эрбия) благодаря их способности удалять излучение на заданной длине волны путем переноса излучения из моды сердцевины в моду оболочки в том же направлении распространения.

Волоконно-оптические дифракционные решетки с большими периодами изготавливаются путем изменения показателя преломления сердцевины оптического волокна, чувствительной к УФ-облучению, с заданным периодом для каждой решетки. В части сердцевины, экспонированной УФ-излучением, показатель преломления увеличивается, и не изменяется в той части сердцевины, которая не подвергается экспонированию УФ-излучением, в результате вдоль продольной оси оптического волокна создается периодическое изменение показателя преломления.

Волоконно-оптические дифракционные решетки с большими периодами чувствительны к температуре, и на их оптические характеристики влияет показатель преломления снаружи оболочки оптического волокна. Микроизгибы оптического волокна значительно влияют на центральную длину волны и коэффициент ослабления волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами, которые определяются связью между модой сердцевины и модой оболочки.

Для использования волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами требуется выполнять повторное покрытие, обеспечивающее стабильные оптические характеристики при изменении условий эксплуатации. Параметрами условий эксплуатации (внешней среды) являются температура, влажность, запыленность, а также микротрещины и микроизгибы оптического волокна.

Связь (между модами) в фильтре на основе волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами возникает в том случае, если выполняется условие согласования фаз, соответствующее (1).

фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866

где фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866co - коэффициент распространения для моды сердцевины, фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866(m)cl - коэффициент распространения для моды оболочки m-порядка, а фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 период решетки.

Если фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 = 2фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866(n/фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866) (n - показатель преломления, а фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866- длина волны), то

фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866

Излучение на какой-либо длине волны может быть перенесено в моду оболочки путем установления периода фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 решетки и разности показателей преломления (nc0-nc1((m)).

Разность показателей преломления получается при соответствующем облучении УФ-излучением оптического волокна, чувствительного к этому УФ-излучению. То есть, оптическое волокно закрывается маской, соответствующей определенному периоду фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 решетки и УФ-излучение направляется на маску. Затем, оптическое волокно реагирует на УФ-излучение таким образом, что увеличивается показатель преломления сердцевины и связанная длина волны увеличивается в длинноволновую сторону. Для того чтобы получить требующийся спектр (т.е. требующуюся связанную длину волны и коэффициент ослабления) фильтра на основе волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами, УФ-излучение должно направляться в течение соответствующего времени, точно регулируя период маскирования.

Связанная длина волны полученного таким образом фильтра на основе волоконно-оптических решеток подвержена влиянию температуры. Смещение (спектральное) связанной длины волны в зависимости от изменения температуры определяется изменениями показателя преломления и тепловым расширением по длине при изменении температуры. Это может быть выражено как

фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866

где T - температура.

Когда фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами изготовлен из обычного оптического волокна для передачи сигналов или оптического волокна, показатель преломления которого изменяется по сечению, то

фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866

в несколько десятков раз и поэтому

фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866

пренебрегают.

Например, связанная длина волны для Flexcor 1060 от Corning смещается на 5 нм на каждые 100oC. В оптическом волокне с обычным профилем показателя преломления по сечению связанная длина волны смещается на 0,3 нм на каждые 100oC из-за расширения по длине и на 5 нм на каждые 100oC из-за изменения показателя преломления. Для сглаживающего фильтра-усилителя, являющегося одним из приложений фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, требуется стабильность по температуре примерно 0,3 нм на 100oC для того, чтобы его можно было применять на практике в прикладных системах.

В известных из уровня техники средствах для компенсации температурного изменения изготавливается оптическое волокно с определенным профилем показателя преломления по сечению или период волоконно-оптической решетки выбирается таким, чтобы фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 в (3) имело отрицательное значение. В альтернативном случае в оптическое волокно добавляется B2O3 для получения dn/dТ=0.

Если фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 < 100 мкм в обычном фильтре на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, то фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 является отрицательной величиной при традиционном способе регулирования показателя преломления фильтра путем установления фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866 отрицательным значением. Когда фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866=40 мкм, то зависимость длины волны от температуры в волокне Flexcor 1060 составляет 0,15-0,45 нм/100oC, а мода фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 2173866(m) находится в области 1,1 мкм, следовательно, выходит из области систем связи. Температурно компенсированный фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами раскрыт подробно в корейской заявке N 99-8332 на "Фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами с температурной компенсацией", поданной заявителем настоящей заявки.

Хотя повторное покрытие фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами в вышеуказанной заявке формировалось из материала, показатель преломления которого увеличивается при увеличении температуры, показатель преломления обычного повторного покрытия, особенно полимерного повторного покрытия, при увеличении температуры уменьшается вследствие теплового расширения. Поэтому, когда на фильтре на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, сформированном из обычного оптического волокна, выполняется повторное покрытие, то эффект смещения в сторону длинных волн, связанный с повторным покрытием, складывается с длинноволновым смещением, характерным для фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, и, следовательно, для повторного покрытия должен использоваться материал, показатель преломления которого уменьшается. Такой материал для повторного покрытия еще должен быть создан.

Наиболее близким аналогом является волоконно-оптическая дифракционная решетка, описанная в патенте JP 8286040, используемая в качестве фильтра для выбора оптического сигнала на определенной длине волны, содержащая сердцевину, имеющую сформированные на ней волоконно-оптические дифракционные решетки; оболочку, окружающую сердцевину; покрытие, покрывающее часть оболочки.

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в создании фильтра на основе волоконно-оптических дифракционных решеток, имеющего температурную компенсацию, который характеризуется отсутствием смещения значений параметров связи (между модами) при изменении температуры.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание фильтра на основе волоконно-оптических решеток, имеющего температурную компенсацию, который является стойким к повышенной влажности и достаточно мягким для предотвращения микроизгибов.

Для достижения вышеуказанных целей предлагается фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток. Фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток включает сердцевину, имеющую волоконно-оптические дифракционные решетки, сформированные в ней с заданными периодами для каждой решетки, оболочку, окружающую сердцевину, покрытие, покрывающее ту часть оболочки, которая находится вне волоконно-оптических дифракционных решеток, повторное покрытие, покрывающее ту часть оболочки, на которой имеются волоконно-оптические дифракционные решетки, при этом показатель преломления сердцевины обеспечивает смещение длины связанной волны в сторону коротких длин волн при увеличении температуры в соответствии с количеством добавленной в сердцевину примеси, а показатель преломления повторного покрытия уменьшается при увеличении температуры, обеспечивая смещение длины связанной волны в сторону длинных волн. Поэтому сердцевина дает отрицательное смещение длины связанной волны на величину положительного смещения длины связанной волны в материале повторного покрытия, показатель преломления которого уменьшается при повышенной температуре.

Вышеуказанные и другие цели, а также признаки и преимущества настоящего изобретения будут более явно видны из последующего подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг. 1A - перспективный вид упакованного фильтра на основе волоконно-оптических дифракционных решеток с большими периодами;

фиг. 1B - перспективный вид фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами с удаленным повторным покрытием;

фиг. 1C - вид в разрезе фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами с удаленным повторным покрытием;

фиг. 2A-2D - графики, представляющие смещение связанной длины волны в зависимости от показателя преломления снаружи оболочки;

фиг. 3 - график, представляющий смещение связанной длины волны в зависимости от изменения показателя преломления снаружи оболочки;

фиг. 4 - график, представляющий смещение связанной длины волны в зависимости от показателя преломления снаружи оболочки, когда он меньше, чем показатель преломления оболочки;

фиг. 5A - график, представляющий изменение показателя преломления повторного покрытия при изменении температуры, когда повторное покрытие выполнено из обычного полимерного материала;

фиг. 5B - график, представляющий изменение показателя преломления повторного покрытия при изменении температуры, когда повторное покрытие выполнено из силиконовой (кремнийорганической) смолы;

фиг. 6 - график, представляющий смещение связанной длины волны в материале повторного покрытия в зависимости от изменения температуры;

фиг. 7 - график, представляющий изменение показателя преломления при изменении температуры при различных концентрациях примеси в сердцевине оптического волокна;

фиг. 8 - график, представляющий зависимость длины волны от температуры при различных концентрациях примеси в сердцевине оптического волокна;

фиг. 9 - график, иллюстрирующий эффект температурной компенсации фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 10A - график, представляющий температурную зависимость фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами с удаленным повторным покрытием;

фиг. 10B - график, представляющий температурную зависимость обычного фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами с повторным покрытием;

фиг. 11 - график, представляющий температурную зависимость фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, выполненного согласно настоящему изобретению; и

фиг. 12 - вид в разрезе фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.

Предпочтительный вариант настоящего изобретения будет описан ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. В нижеприведенном описании хорошо известные функции или конструктивные элементы подробно не описаны, поскольку они могли бы затенить изобретение несущественными подробностями.

Для формирования на оптическом волокне волоконно-оптических решеток с большими периодами с оптического волокна на заданной длине удаляется покрытие. Затем на открытой части формируются волоконно-оптические решетки с большими периодами, используя УФ-лазер и амплитудную маску. Непокрытые волоконно-оптические решетки с большими периодами подвергаются воздействию условий внешней среды, включая температуру, влажность, запыленность, микротрещины и микроизгибы и, следовательно, необходима защита для предотвращения изменения оптических характеристик.

Кроме того, множество волоконно-оптических решеток с большими периодами, сформированных вдоль длины оптического волокна с заданной функцией периода, действуют как фильтр для связи между модой сердцевины и модой оболочки. Поэтому, должен учитываться показатель преломления материала повторного покрытия.

Как показано на фиг. 1A, 1B и 1C, упакованный фильтр 100 на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами включает сердцевину 10, имеющую сформированные на ней с заданными периодами волоконно-оптические решетки с большими периодами, оболочку 12, окружающую сердцевину 10, покрытие 14, окружающее оболочку 12, и повторное покрытие 18, выполненное на волоконно-оптических решетках 16 с большим периодом. Повторное покрытие наносится для защиты волоконно-оптических решеток 16 с большими периодами на ту часть, с которой покрытие 14 удалено.

На фиг. 1C стрелки указывают направление распространения световой волны и обозначают связь между модой сердцевины и модой оболочки в фильтре на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами. Толщина стрелки указывает на интенсивность света на длине волны.

Оптический сигнал на центральной длине волны, распространяющийся в основной моде световода в сердцевине 10, рассеивается на участке с изменяющимся показателем преломления, то есть, на волоконно-оптических решетках 16 с большими периодами. Когда рассеянный свет связывается с оболочкой 12, то свет на длине волны, удовлетворяющей условию согласования фаз, когерентно усиливается. Свет выходит наружу из оболочки 12 и фильтр 100 на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами действует как аттенюатор в зависимости от длины волны.

Интенсивность света, распространяющегося в основной моде световода, уменьшается, когда он проходит через волоконно-оптические решетки 16 с большими периодами, как это указано на фиг.1C уменьшением толщины стрелок, а интенсивность света на длине волны, связанной с оболочкой 12, увеличивается, как это показано увеличением толщины стрелок.

Внешняя среда оболочки 12, а именно воздух, имеет показатель преломления, равный 1. Если оболочка 12 повторно покрывается материалом с показателем преломления n, после того как сформированы волоконно-оптические решетки 16 с большими периодами, условие связи (между модами) изменяется и, следовательно, длина волны смещается в сторону длинных или коротких волн.

Фиг. 2A-2D представляют графики, иллюстрирующие смещение связанной длины волны в зависимости от показателя преломления снаружи оболочки.

Фиг. 2A представляет график, иллюстрирующий характеристику оптического пропускания, когда показатель преломления (показатель преломления воздуха) снаружи оболочки, окружающей волоконно-оптические решетки с большими периодами, равен 1.

Фиг. 2B представляет график, иллюстрирующий характеристику оптического пропускания, когда показатель преломления снаружи оболочки равен 1,400. Следует отметить, что оптическое пропускание увеличивается и связанная длина волны смещается в сторону коротких волн примерно на 4,8 нм по сравнению с графиком на фиг. 2A.

Фиг. 2C представляет график, иллюстрирующий характеристику оптического пропускания, когда показатель преломления снаружи оболочки равен 1,448. Связанная длина волны смещается в сторону коротких волн на 16,5 нм по сравнению с фиг. 2A.

Фиг. 2B представляет график, иллюстрирующий характеристику оптического пропускания, когда показатель преломления снаружи оболочки равен 1,484. Связанная длина волны смещается в сторону длинных волн по сравнению с фиг. 2A.

Если показатель преломления снаружи оболочки превышает 1, но меньше, чем показатель преломления оболочки, то связанная длина волны смещается в сторону коротких волн, как показано на фиг. 2B и 2C. С другой стороны, если показатель преломления снаружи оболочки превышает показатель преломления оболочки, то связанная длина волны смещается в сторону длинных длин волн, как показано на фиг. 2D. Если показатель преломления снаружи оболочки равен показателю преломления оболочки, то исчезает условие полного внутреннего отражения и пик связи (связанной длины волны) исчезает.

На фиг. 3 представлен график, иллюстрирующий смещение связанной длины волны в зависимости от изменения показателя преломления снаружи оболочки. Связанная длина волны смещается в сторону коротких длин волн по мере увеличения наружного показателя преломления от 1,0, связанный пик исчезает, когда наружный показатель преломления равен показателю преломления оболочки, и далее, связанная длина волны смещается в сторону длинных волн, когда наружный показатель преломления превышает показатель преломления оболочки.

Фиг. 4 представляет график, иллюстрирующий смещение связанной длины волны в зависимости от изменения показателя преломления снаружи оболочки, когда наружный показатель преломления меньше, чем показатель преломления оболочки.

Обратимся к фиг. 4; по мере того как наружный показатель преломления уменьшается, связанная длина волны смещается в направлении длинных длин волн, только если наружный показатель преломления меньше, чем показатель преломления оболочки.

Результаты, показанные на фиг. 2A-4, описаны подробно в статье автора настоящего изобретения "Смещение резонансных пиков волоконно-оптической решетки с большим периодом, вызванное изменением наружного показателя преломления" (1997, Optics Letters, 1 декабря, 1997/том 22, N 23).

Фиг. 5A представляет график, иллюстрирующий изменение показателя преломления обычного материала повторного покрытия в зависимости от изменения температуры, а фиг. 5B представляет график, иллюстрирующий изменение показателя преломления силиконовой смолы, взятой в качестве примера обычного материала повторного покрытия, в зависимости от изменения температуры.

Обратимся к фиг. 5A; обычный материал повторного покрытия, то есть полимер, испытывает тепловое расширение при повышенной температуре и имеет пониженный показатель преломления. Обратимся к фиг. 5B; силиконовая (кремнийорганическая) смола также испытывает тепловое расширение при повышенной температуре и имеет пониженный показатель преломления. Изменение показателя преломления силиконовой смолы при изменении температуры составляет -2,4фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток   с большими периодами, патент № 217386610-2/100oC.

Фиг. 6 представляет график, иллюстрирующий смещение связанной длины волны материала повторного покрытия в зависимости от изменения температуры. Из фиг. 6 видно, что связанная длина волны смещается в сторону длинных длин волн при увеличении температуры, в то время как показатель преломления материала повторного покрытия уменьшается. Смещение связанной длины волны в сторону длинных длин волн означает, что имеется положительное направление смещения длины волны.

Фиг. 7 представляет график, иллюстрирующий смещение связанной длины волны в зависимости от изменения температуры при различных концентрациях примеси, добавленной в сердцевину оптического волокна. Температурная компенсация за счет добавления В2О3 и GeO2 в качестве примесей в сердцевину подробно раскрыта в ЕР 0800098 A2 "Оптическая волноводная дифракционная решетка и способ ее изготовления". Как показано на фиг. 7, если B2O3 больше, чем GeO2, то волоконно-оптические решетки с большими периодами дают отрицательное направление смещения длины волны при увеличении температуры. То есть, изменение показателя преломления при увеличении температуры имеет отрицательное значение. В настоящем изобретении изменение температуры компенсируется путем установления отрицательного значения для направления смещения связанной длины волны в волоконно-оптических решетках с большими периодами и положительного значения в материале повторного покрытия.

Например, если в сердцевину добавляется 20 мол.% GeO2 и 15 мол.% B2O3, то изменение показателя преломления волоконно-оптических решеток, сформированных на сердцевине, при изменении температуры имеет отрицательное значение и, следовательно, связанная длина волны имеет отрицательное направление смещения длины волны. Это проиллюстрировано на фиг. 8.

Фиг. 8 представляет график, иллюстрирующий смещение связанной длины волны при увеличении температуры, когда в сердцевине количество В2О3 больше, чем GeO2, и волоконно-оптические решетки с большими периодами не имеют повторного покрытия. На фиг. 8 видно, что связанная длина волны смещается в сторону коротких волн при увеличении температуры. Это означает, что связанная длина волны в фильтре на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами имеет отрицательное направление смещения длины волны.

Фиг. 9 представляет график, иллюстрирующий эффект смещения длины волны в длинноволновую сторону для материала повторного покрытия, такого как силиконовая смола, при увеличении температуры, в фильтре на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами и температурную компенсацию, получающуюся в результате эффекта смещения длины волны в коротковолновую сторону, получаемого при использовании В2О3 больше, чем GeO2. Позиция 91 указывает на смещение связанной длины волны в длинноволновую сторону из-за изменения показателя преломления части оболочка/повторное покрытие в соответствии с изменением температуры, а позиция 93 указывает на смещение связанной длины волны в коротковолновую сторону из-за изменения показателя преломления части сердцевина/оболочка в соответствии с изменением температуры.

В фильтре на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами возникают противоположные по направлению смещения для связанной длины волны, в длинноволновую сторону и в коротковолновую сторону, вследствие чего в настоящем изобретении достигается температурная компенсация, как указано позицией 92.

Фиг. 10A и 10B представляют графики, иллюстрирующие смещение длины волны в зависимости от изменения температуры в случаях, когда обычный фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, показывающий отсутствие эффекта смещения в коротковолновую сторону в сердцевине, не имеет повторного покрытия и имеет повторное покрытие из силиконовой смолы, соответственно.

Фиг. 8 представляет график, иллюстрирующий смещение длины волны в зависимости от изменения температуры, когда фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, соответствующий настоящему изобретению, не имеет повторного покрытия, но имеет отрицательное направление смещения длины волны при использовании B2O3 в большем количестве, чем GeO2.

Фиг. 11 представляет график, иллюстрирующий смещение длины волны в зависимости от изменения температуры, когда фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, соответствующий настоящему изобретению, имеет повторное покрытие из силиконовой смолы, хотя и имеет отрицательное направление смещения длины волны при использовании B2O3 в большем количестве, чем GeO2.

Температурная компенсация согласно настоящему изобретению будет описана ниже путем сравнения фиг. 10A и 10B, иллюстрирующих обычную технологию, с фиг. 8 и 9, соответствующими настоящему изобретению.

Как показано на фиг. 10A, когда обычный фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами не имеет повторного покрытия, то связанная длина волны смещается при увеличении температуры в длинноволновую сторону и температурная зависимость для длины волны составляет примерно 5,08 нм/100oC.

На фиг. 10B, когда обычный фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами имеет повторное покрытие из силиконовой смолы, то связанная длина волны смещается при увеличении температуры в длинноволновую сторону и температурная зависимость для длины волны составляет примерно 10 нм/100oC.

Из фиг. 10A и 10B можно заметить, что повторное покрытие из силиконовой смолы обычного фильтра на основе волоконно- оптических решеток с большими периодами приводит к совместному усилению эффектов длинноволнового смещения из-за сердцевины оптического волокна и длинноволнового смещения из-за силиконовой смолы, вследствие чего дополнительно увеличивается эффект длинноволнового смещения. То есть, температурная зависимость еще больше увеличивается.

На фиг. 8, когда в настоящем изобретении сердцевина оптического волокна включает В2О3 больше, чем GeO2, а фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами не имеет повторного покрытия, то связанная длина волны смещается в коротковолновую сторону при увеличении температуры и температурная зависимость длины волны составляет примерно -4,7 нм/100oC.

На фиг. 11, когда в настоящем изобретении сердцевина оптического волокна содержит B2O3 больше, чем GeO2, а фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами имеет повторное покрытие из силиконовой смолы, то возникают противоположно направленные по своему действию эффекты - эффект коротковолнового смещения из-за сердцевины и эффект длинноволнового смещения из-за материала повторного покрытия, вследствие чего происходит компенсация температурного изменения длины волны. В результате, отсутствует изменение связанной длины волны в зависимости от изменения температуры. Здесь температурная зависимость составляет примерно 0,07 нм/100oC.

Таким образом, изготовленный фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, соответствующий настоящему изобретению, показан на фиг. 12. Позиция 120 обозначает сердцевину, в которой В2O3 больше, чем GeO2, позиция 122 обозначает оболочку, окружающую сердцевину 120, позиция 126 обозначает множество волоконно-оптических решеток с большими периодами, сформированных вдоль длины сердцевины 120. Позиция 128 обозначает повторное покрытие из силиконовой смолы, которое покрывает волоконно-оптические решетки 126 с большими периодами.

Можно сделать вывод, что изменение, связанное с температурой, может быть компенсировано за исключением небольшого смещения связанной длины волны, если связанная длина волны смещается в положительном направлении смещения длины волны при увеличении температуры за счет использования в сердцевине оптического волокна В2О3 в большем количестве, чем GeO2, а в повторном покрытии показатель преломления уменьшается при увеличении температуры и при этом связанная длина волны смещается в положительном направлении.

Как описано выше, фильтр на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами согласно настоящему изобретению включает сердцевину, в которой связанная длина волны смещается в отрицательном направлении при повышенной температуре в соответствии с добавленными примесями, и повторное покрытие, где показатель преломления уменьшается при увеличении температуры и связанная длина волны смещается в положительном направлении. Следовательно, смещение связанной длины волны фильтра на основе волоконно-оптических решеток с большими периодами, связанное с изменением температуры, может быть компенсировано и температурная компенсация фильтра упрощается.

Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на определенный предпочтительный вариант изобретения, для специалистов в данной области техники понятно, что различные изменения в форме и деталях могут быть выполнены, не выходя за рамки сущности и объема изобретения, как он определен в прилагаемой формуле изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Фильтр на основе волоконно-оптических дифракционных решеток, содержащий сердцевину, имеющую волоконно-оптические дифракционные решетки, сформированные в ней с заданными для каждой решетки периодами; оболочку, окружающую сердцевину; покрытие, покрывающее часть оболочки, которая без волоконно-оптических дифракционных решеток; повторное покрытие, покрывающее часть оболочки, имеющую волоконно-оптические решетки, причем показатель преломления сердцевины обеспечивает смещение длины связанной волны в сторону коротких длин волн при увеличении температуры в соответствии с количеством добавленной в сердцевину примеси, а показатель преломления повторного покрытия уменьшается при увеличении температуры, обеспечивая смещение длины связанной волны в сторону длинных волн.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что примесь включает В2О3 и GeO2 и сумма смещений связанной длины волны, вызванных увеличением показателя преломления в соответствии с количеством GeO2 и уменьшением показателя преломления в соответствии с количеством В2О3, имеет отрицательное значение.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что повторное покрытие выполняется из полимерного материала, показатель преломления которого уменьшается при увеличении температуры.

4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что полимерный материал представляет собой силиконовую смолу.

5. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что показатель преломления повторного покрытия меньше, чем показатель преломления оболочки.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G02B6/14 модовые преобразователи

Патенты РФ в классе G02B6/14:
устройство возмущения многомодового оптического волокна -  патент 2468400 (27.11.2012)
способ компенсации дифференциальной модовой задержки многомодовой волоконно-оптической линии в режиме передачи маломодовых сигналов -  патент 2468399 (27.11.2012)
способ уменьшения дифференциальной модовой задержки многомодового оптического волокна -  патент 2458370 (10.08.2012)
способ идентификации многомодового оптического волокна с повышенной дифференциальной модовой задержкой -  патент 2400783 (27.09.2010)
способ компенсации дифференциальной модовой задержки многомодовой волоконно-оптической линии передачи -  патент 2334257 (20.09.2008)
способ спектрально-селективного преобразования мод оптического излучения в волноводе и устройство для его реализации -  патент 2234723 (20.08.2004)
фильтр с температурной компенсацией на основе волоконно- оптической дифракционной решетки с большим периодом и оптическое волокно -  патент 2212043 (10.09.2003)
оптический элемент связи с изменяющейся модой и способ его изготовления -  патент 2199141 (20.02.2003)
оптико-акустический частотный фильтр -  патент 2176411 (27.11.2001)
акустооптическое волноводное устройство для селекции длин волн и способ его изготовления -  патент 2169936 (27.06.2001)

Наверх