автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Прецизионное определение параметров волоконных Брэгговских решеток

На правах рукописи

СЕРЕДА Павел Владимирович

i

ПРЕЦИЗИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК

Специальность 05.12.13 - системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Л.М. Баскин

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ю.В. Филатов

кандидат физико-математических наук А.В. Дмитрюк

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный педагогический университет

Защита состоится « 2005 г. в часов

на заседании диссертационного совета К 2004.01 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 61.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета

Автореферат разослан « ¿С" 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент /

В.Х. Харитонов

' ' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время основным направлением развития магистральных сетей связи является строительство волоконно-оптических линий связи (BOJIC). Такой выбор обусловлен в первую очередь высокой пропускной способностью оптического волокна. Использование на ВОЛС технологий DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), еще увеличивает их пропускную способность в десятки раз, и позволяет передавать по одному волокну до 40 Гб в секунду.

Необходимым компонентом ВОЛС являются волоконные брэгтовские решетки (ВБР) - участок волокна с периодической модуляцией показателя преломления его сердцевины. Для различных применений создают ВБР с постоянным и изменяющимся периодом. Решетки с изменяющимся периодом принято называть чирпованными. ВБР работают в качестве устройств объединения и разделения оптических каналов, канальных фильтров, используются в источниках лазерного излучения для уменьшения ширины линии излучения, в оптических усилителях на волокнах легированных эрбием (Erbium-Doped Fiber Amplifier) для обеспечения равномерности характеристик в широком диапазоне длин волн. При скоростях передачи информации С > 10 Гб/с, ВБР используются для компенсации хроматической дисперсии линии связи. Кроме того, ВБР широко применяются при построении волоконно-оптических датчиков физических величин, а также в устройствах обработки оптических сигналов.

При изготовлении ВБР к их параметрам предъявляются жесткие требования. Наиболее важными параметрами волоконных решеток являются распределение амплитуды модуляции показателя преломления Аи(х) и закон изменения периода

решетки вдоль продольной оси волокна. Отклонение этих параметров от требуемых значений приводит к ухудшению спектральных характеристик ВБР и работы ВОЛС в целом.

Для обеспечения возможности контроля параметров волоконных решеток, необходимы методы, позволяющие их прецизионное измерение.

Цели и задачи диссертационной работы

Целью настоящей работы является разработка метода прецизионного измерения параметров ВБР. Метод должен обеспечивать точность определения амплитуды модуляции показателя преломления Дгс(х) не хуже 10"3 и изменения периода АЛ(х) решетки не хуже 5 пм соответственно.

Основными задачами работы являются:

1. Анализ существующих методов измерений параметров ВБР их достоинств и недостатков. Определение требований к методу прецизионного определения параметров решеток.

2. Комплексное теоретическое исследование процесса рассеяния внешнего падающего излучения на ВБР. Определение ф^к^^о^^Ц^Щ^пгва- точность

| СИБЛИОТЕКЛ *{

измерений параметров решеток методом бокового рассеяния, оценка этих влияний.

3. Разработка схемы экспериментальной установки, методики подготовки поверхности волоконной решетки к проведению измерений, юстировки системы, методики проведения измерений и обработки экспериментальных данных.

4. Проведение измерений параметров ВБР предложенным в работе методом. Сравнение характеристик ВБР рассчитанных по результатам эксперимента с результатом прямых спектрографических измерений. Оценка точности предложенного метода.

Научная новизна

1. Предложен новый метод одновременного определения изменения периода решетки и амплитуды модуляции показателя преломления Ля(х), использующий рассеяние внешнего лазерного излучения падающего на боковую поверхность волокна с решеткой. При этом изменения периода решетки определяются по отклонению угла рассеяния пучка 1-го порядка дифракции, а амплитуда модуляции Д п (х) по интенсивности пучка 1-го порядка. Используя предложенный метод, впервые получена точность определения изменения периода не хуже 2 - 3 пм и точность определения Аи(х) решетки не хуже 5 Ю-6.

2. Впервые проведен анализ влияния изменения периода решетки, происходящего в решетке на ширине падающего пучка, на интенсивность и угловое распределение рассеянного пучка и, следовательно, на точность определения параметров ВБР.

3. Впервые проведен анализ влияний изменений Ап(х) и добавки к постоянной составляющей показателя преломления сердцевины - Дл^сС*)» происходящих на ширине падающего пучка, на интенсивность и угловое распределение пучка 1-го порядка и, соответственно, на точность определения параметров ВБР.

Практическая ценность

Предложенный в работе метод прецизионного определения параметров волоконных решеток, позволяет осуществлять одновременный контроль характеристик Ап(х), ЛЛ(х) формируемой решетки, а также контроль наличия в волокне подрешеток с другими периодами. При этом точность определения изменения периода решетки на порядок превосходит достигнутую ранее.

Проведенный в работе теоретический анализ позволяет резко уменьшить погрешность измерений при определении параметров «сильно» чирпованных решеток.

Полученные в работе результаты могут быть использованы также для контроля параметров фазовых масок используемых для создания ВБР.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты анализа процесса формирования ВБР методом фазовой маски. Вывод о формировании в сердцевине волокна помимо основной решетки дополнительной мультипериодической структуры, главная компонента которой имеет двойной период.

2. Результаты теоретического анализа процесса рассеяния внешнего лазерного излучения на боковой поверхности ВБР. Выводы о влиянии изменений параметров решетки, происходящих на ширине зондирующего пучка, на точность определения этих параметров методом бокового рассеяния внешнего падающего излучения.

3. Предложенный новый метод определения параметров ВБР использующий боковое рассеяние внешнего падающего излучения. Экспериментальная установка для определения параметров ВБР реализующая предложенный метод. Методика измерений параметров ВБР.

4. Результаты экспериментального исследования параметров стандартных решеток, а также решеток с искусственно созданными дефектами профиля апо-дизации и чирпованности. Вывод о достигнутой точности измерений параметров ВБР, как АА(х)~ (2-г-З) пм, Ап(х)~ 5 Ю-6. Результаты определения параметров подрешеток двойного периода.

Апробация рабопгы

Результаты работы докладывались на семинаре Bell Labs (Murrey Hill, NJ, USA, 2002), на конференции OFS (San-Francisco, CA, USA, 2003). Результаты работы докладывались на 56-й НТК (СПбГУТ, 2004).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано шесть работ, в том числе четыре журнальные статьи, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, приложения, выводов по работе и списка используемой литературы. Она содержит 127 страниц, в том числе 63 рисунка на 37 страницах и библиографию из 81 наименования на 5 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбора темы и направления исследования, сформулированы цель и основные положения работы.

is

Первая глава содержит обзор основных областей применения волоконных брэгговских решеток, обзор основных методов формирования и измерения параметров ВБР.

Волоконная брэгговская решетка это область с периодической модуляцией показателя преломления сердцевины волокна. Глубина модуляции имеет величину 10'3 - 10"5 и определяет «силу» решетки. Период модуляции составляет обычно ~ 0,5 микрона. При распространении света в такой структуре будет происходить его отражение. Период решетки определяет длину волны, на которой будет происходить конструктивная интерференция отраженного света. Такая длина волны называется длиной волны Брэгга. Полоса длин волн отраженного сигнала для решетки с постоянным периодом составляет около 0.1 нм. Для увеличения ширины полосы отражения изготавливают решетки с медленно изменяющимся периодом. Величина изменения периода обычно составляет порядка 100 пм на 1 см длины. ВБР с медленно меняющимся вдоль продольной координаты волокна периодом называют чирпованными.

Проведен обзор применения волоконных брэгговских решеток при построении волоконно-оптических систем связи со спектральным уплотнением каналов, в устройствах компенсации хроматической дисперсии линий связи, в системах передачи и обработай оптических сигналов, для создания волоконно-оптических датчиков различных физических величин.

Обзор применения волоконных брэгговских решеток в качестве устройств компенсации хроматической дисперсии в высокоскоростных линиях связи вынесен в Приложение. Приведены примеры использования ВБР для компенсации дисперсии путем отражения и пропускания искаженного сигнала. Авторами показано, что наличие дефектов чирпа (отклонений А Л(х) от линейности) приводит к увеличению отклонений от линейности времени группового запаздывания импульса в решетке (GDR - Group Delay Ripple) и влияет на качество работы линий связи.

Создание ВБР происходит путем формирования в сердцевине волокна области с периодической модуляцией показателя преломления. В большинстве технологий используется чувствительность волокна к ультрафиолетовому (УФ) облучению. При воздействии УФ коэффициент преломления сердцевины несколько увеличивается, причем данное изменение сохраняется и после прекращения УФ воздействия.

Проведен обзор основных методов формирования ВБР в сердцевине волокна. Рассмотрено создание волоконных решеток интерференцией двух УФ лучей, непосредственной фокусировкой лазерного луча на поверхности волокна, методом фазовой маски (ФМ). Отмечено, что при создании решеток с изменяющимся периодом, жесткие требования применяются к линейности изменения периода вдоль волокна. В ряде задач, максимально допустимая величина отклонений А Л от линейности, происходящих в решетке на длинах соизмеримых с длиной взаимодействия распространяющегося излучения с решеткой, не должна превышать 5 + 10 пм, т. е. |(<^Д A(x)/dx) - const| <(5 + 10) пм. Также отмечено, что при создании решетки из-за прямой засветки волокна УФ излуче-

нием происходит некоторое увеличение постоянной составляющей показателя преломления сердцевины, которое в общем случае является функцией продольной координаты - Аи^с (*).

Проведен обзор основных методов измерения параметров волоконных Брэгговских решеток, их достоинств и недостатков. Подробно проанализированы методы, использующие боковое рассеяние внешнего падающего излучения на ВБР. Показано, что эти методы, практически неприменимы для измерения

параметров «слабых» решеток с Дл(х)»10~5. При теоретическом анализе предполагается постоянство периода на ширине падающего пучка, в то время как необходим анализ соотношений для случая изменяющегося периода. Экспериментальная точность определения чирпа решетки не превышает 10 пм и является недостаточной при современных требованиях предъявляемых к параметрам ВБР. Кроме того, при анализе не учитывается одновременное существование в решетке с периодом Л, подрешетки с двойным периодом. Такая под-решетка возникает при использовании в процессе изготовления метода фазовой маски. Наконец, в работах анализируются решетки с длиной I < 1 см, в то время как современные решетки могут иметь длины порядка 10 см.

В результате анализа литературных данных, сформулирован комплекс требований к определению параметров ВБР:

1. Точность определения абсолютных значений Ап(х), должна быть не

хуже 5 п «Ю-5, так как современные ВБР имеют значения Дищах ^ Ю-4.

2. При теоретическом анализе и измерении параметров ВБР изготовленных методом ФМ, необходимо учесть существование распределения Дп{х) с двойным периодом. Необходимо разработать экспериментальные и теоретические методы определения амплитуды Ап(х) подрешетки с двойным периодом.

3. Необходимо учесть изменение периода решетки, происходящее на ширине падающего пучка, и оценить его влияние на результаты измерений.

4. Принимая во внимание, что в случае чирпованных ВБР главную роль играет величина отклонения периода ДЛ(х) от линейности, точность определения этого параметра должна быть не хуже 5 пм.

5. При анализе параметров решеток необходимо учесть возможную асимметрию поверхности и сердцевины волокна.

6. Необходимо обеспечить возможность анализа решеток с Ь~ 10 см.

Во второй главе предложен новый метод измерения параметров ВБР использующий боковое рассеяние внешнего падающего излучения. Впервые предложено определять изменение периода решетки ЛЛ(х) по сдвигу е угла рассеяния пучка 1-го порядка дифракции внешнего лазерного излучения па-

пг„ 1 X ДЛ(х) .

дающего на ВБР - в « —, --—^, здесь л - длина волны

^-[Х/А-зта]2 А А падающего пучка, Л - период решетки, а - угол падения пучка на ВБР. Оцененная точность определения чирпа решетки при выбранных параметрах установки составляет порядка 2 пм.

Распределение А п (х)/А итах предложено определять по полной мощности пучка 1-го порядка дифракции - Ап(х)/Аптах=^

,полн (х)/ тах[Р1;П0ЛН

здесь Р\ полн (х) ~ полная мощность пучка 1-го порядка.

Проведен анализ процесса формирования ВБР методом интерференции ультрафиолетовых лучей рассеянных на фазовой маске. Показано, что при создании решеток методами с использованием фазовой маски, в сердцевине волокна формируется мультипериодическая структура, определяемая влиянием пучков нулевого и высших порядков дифракции УФ излучения на ФМ. При этом амплитуда гармоники с двойным периодом - 2 А составляет ~ 30% от амплитуды гармоники с периодом создаваемой решетки - А. То есть, в волокне кроме требуемой решетки создается подрешетка с двойным периодом.

Впервые проведен анализ процесса рассеяния внешнего падающего излучения на боковой поверхности волокна с решеткой, при котором учитывались изменения параметров ВБР происходящие на ширине зондирующего пучка. Определены основные факторы, влияющие на точность измерений параметров решетки данным методом. При выводе соотношений учитывались изменения периода, амплитуды модуляции и добавки к постоянной составляющей показателя преломления сердцевины, происходящие на ширине падающего пучка. Получены соотношения для интенсивности и углового распределения пучка первого порядка дифракции. Установлено, что:

а) Изменение амплитуды модуляции Ап(х), на ширине зондирующего пучка, слабо влияет на интенсивность и полуширину и не влияет на угол рассеяния пучка 1-го порядка. Поэтому точность определения АЛ(л:) по сдвигу угла рассеяния пучка 1-го порядка не меняется, а при отсутствии скачков в Ап(х) не вносится «заметная» погрешность и в точность определения Аи(х).

б) Изменение периода решетки на ширине зондирующего пучка, меняет как интенсивность, так и полуширину пучка 1-го порядка. Распределение амплитуды модуляции показателя преломления сердцевины Ап(х), определяется по мощности или интенсивности рассеянного пучка 1-го порядка на ВБР. Поэтому, если в случае чирпованной решетки, не учитывать изменение периода, происходящее на ширине падающего пучка, в результаты измерений А п(х) вносится погрешность.

В случае чирпованных решеток с типичными параметрами изменения интенсивности рассеянного пучка, в зависимости от ширины зондирующего пучка и угла падения составляют 1 н- 15% и должны учитываться при проведении высокоточных измерений. Для «сильно» чирпованных решеток эти изменения могут превышать 50% и существенно влияют на точность измерений.

Наличие чирпа на ширине зондирующего пучка, никак не влияет на угол максимального рассеяния пучка 1-го порядка и не вносит погрешность в точность определения АЛ(х) по сдвигу угла рассеяния пучка.

в) Наличие на ширине зондирующего пучка постоянной добавки к показателю преломления сердцевины, т.е. Аи^с(х)= (о), никак не влияет на ин-

тенсивность и угловое распределение пучка 1-го порядка, а значит и на точность определения ДЛ(*) и

Линейное изменение происходящее на ширине падающего пучка,

приводит к некоторому смещению угла рассеяния пучка 1-го порядка, не оказывая влияния на его интенсивность и полуширину. Поэтому линейное изменение Дл^с(л:) вносит погрешность в определение ДЛ(л:) решетки по сдвигу угла

рассеяния пучка и не влияет на точность определения Ап(х) решетки. Линейное изменение Аи^с(х)=Ю-3 на ширине падающего пучка (/ = 1мм), приводит

к сдвигу угла рассеяния пучка 1-го порядка на величину ~ Ю-5 рад (сравнимую с измеряемым сдвигом угла рассеяния на типичном изменении периода решетки). Надо отметить, что такие скачки практически невозможны и могут быть созданы лишь искусственно в исследовательских целях. Поэтому влиянием этого параметра можно пренебречь.

Квадратичное изменение происходящее на ширине зондирующего

пучка, приводит к незначительному увеличению полуширины и пропорциональному уменьшению максимальной интенсивности пучка 1-го порядка. Таким образом, квадратичное изменение Ди^с(х) вносит погрешность в определение

А п(х) решетки. Однако это влияние в случае отсутствия дефектов распределения Ди^с(х) не превышает величин нескольких процентов и им также можно пренебречь. Отметим, что наличие квадратичного изменения Дл^с(;с)

никак не влияет на угол максимального рассеяния пучка 1-го порядка и поэтому не вносит никакой погрешности в точность определения ДЛ(х) решетки.

Проведена оценка влияния неоднородности диаметра волокна (отклонения поверхности от цилиндрической формы), на угол рассеяния пучка первого порядка. Показано, что отклонение поверхности волокна от идеальной цилиндрической формы (1 мкм на 10 см длины), приводит к сдвигу угла рассеяния на величину ~ 7-Ю-6 рад. Однако отметим, что неоднородность диаметра волокна, как правило, распределена достаточно равномерно, т.е. нет резких изменений диаметра, поэтому она будет приводить к наличию практически постоянного дополнительного отклонения угла максимального рассеяния, но не к изменениям этого отклонения. Поэтому, в большинстве случаев (исключая случаи существенных, дефектов формы поверхности) влиянием этого параметра на точность измерений чирпа ВБР можно пренебречь.

В третьей главе сформулированы основные требования к параметрам экспериментальной установки, позволяющей проводить измерения ДЛ(х) и Ап(х) с точностью не хуже 5 пм и КГ5 соответственно.

Для регистрации пучка первого порядка дифракции мы использовали цифровую CCD камеру, имеющую линейную зависимость амплитуды выходного сигнала от интенсивности падающего излучения.

Расстояние между исследуемой решеткой и камерой, ограниченное с одной стороны границей ближней и дальней зон и с другой стороны неопреде-

Падающий пучок

ч Цилиндрическая линза

ленностью вносимой неидеальностью поверхности волокна и уменьшением интенсивности потока приходящегося на один пиксель камеры, выбрано равным 0.5 м.

Показано, что для обеспечения возможности определения значений

An ~ Ю-5, используемая CCD камера должна иметь чувствительность -250 фотонов на пиксель за время выдержки (1/20 секунды).

Разработана экспериментальная установка, позволяющая проводить измерения АЛ(д;) и Ап(х) решетки с указанной точностью. Схема, поясняющая принцип работы установки приведена на рис.1. Оптический стол был установлен на компенсирующих рессорах, динамически устраняющих низкочастотные вибрации. На оптическом столе размещалось устройство прецизионного перемещения, управляемое ЭВМ и обеспечивающее точность перемещения волокна не хуже 1 мкм, при максимально возможной длине перемещения ~ 11 см. Сверху, на устройстве перемещения располагалась опорная плита массой ~ 2 кг. На опорной плите устанавливались две подставки с отпускающими зажимами, исключающими обрыв волокна и обеспечивающие требуемое натяжение с возможностью перемещения в трех плоскостях и вращения вокруг оси. Кроме этого на оптическом столе размещалось устройство управления *г положением фокусирующей цилиндрической линзы, позволяющее с точностью не хуже 1 мкм регулировать расстояние от точки фокуса до поверхности волокна очищенного от защитной оболочки.

Фокусная длина используемой цилиндрической линзы 25 мм, фокусировка производится на расстоянии ~ 30 мкм перед поверхностью волокна, для обеспечения оптимальной геометрии системы. В этом случае происходит максимальное взаимодействие падающего пучка с областью сердцевины волокна (в которой сформирована решетка). С целью уменьшения уровня постороннего излучения фокусируемого цилиндрической линзой, на нее надевался тубус с непрозрачными стенками, при этом лазерный луч падал на поверхность линзы через боковое отверстие в стенке тубуса. Использование цилиндрической линзы позволяет существенно увеличить интенсивность падающего светового пучка взаимодействующего с решеткой и обеспечивает ширину падающего пучка порядка 1 мм. Таким образом, в ходе эксперимента мы определяем параметры решетки, усредненные на ширине пучка в 1 мм. Отметим, что существенное значение для спектральных характеристик волоконной решетки имеют отклонения параметров от нормы, происходящие в решетке на длинах соизмеримых с длиной взаимодействия излучения с решеткой. Оцененная в работе длина взаимодействия распространяющегося из-

rCCD Камера

Рис. 1. Принцип работы экспериментальной установки

лучения с решеткой составляет 1-2 см, поэтому усреднение измеряемых параметров по ширине падающего пучка в 1 мм вполне допустимо.

Интенсивность рассеянного на решетке пучка пропорциональна квадрату изменения показателя преломления в решетке и ширине падающего пучка. Поэтому использование цилиндрической линзы позволяющей сфокусировать на боковой поверхность волокна падающий пучок большой ширины, существенно увеличивает точность измерения Лп(х) решетки.

В качестве источника света использовался He-Ne лазер с длиной волны К = 0.633мкм и мощностью излучения 4 мВт. Лазер размещался на штативе, на расстоянии ~30 см от цилиндрической линзы, таким образом, чтобы угол падения светового пучка на волокно а составлял ~ 32° и имелась возможность изменения направления излучения в пределах ±2°. В качестве приемника излучения использовалась цифровая CCD камера с размером пикселя 8.4 мкм, обеспечивающая необходимую чувствительность. Камера располагалась на массивном штативе, штатив крепился к оптическому столу, и позволял осуществлять перемещение камеры с целью обеспечения нормального падения рассеянного пучка на поверхность ее чувствительной области. Для уменьшения уровня боковой засветки на объектив видеокамеры также надевался тубус с непрозрачными стенками, длиной ~ 10 см. Сигнал с выхода камеры подавался на ЭВМ, где производилась его дальнейшая обработка. Управление экспериментом осуществлялось ЭВМ, с помощью программы Global Lab Image (GLI) фирмы Data Translation.

Разработана методика подготовки поверхности волокна с решеткой для проведения измерений. Основными причинами, ограничивающими чувствительность и точность измерений, являются:

1. Рассеяние зондирующего лазерного пучка поверхностными неоднород-ностями, размеры которых сравнимы или превосходят длину волны излучения.

2. Рассеяние пучка микровключениями в объеме и неоднородностями границ волокна, размеры которых меньше длины волны излучения.

Загрязнения поверхности волокна с размерами большими или равными длине волны падающего излучения, удалялись травлением с последующей промывкой волокна в деионизованной воде и сушкой сжатым воздухом. Травление осуществлялось в горячем (t=70° С) растворе смеси кислот H2SO4 и НС1, в течение примерно одной минуты. Использование деионизованной воды позволило уменьшить статический заряд поверхности и ее последующее загрязнение в процессе измерений.

Использование цилиндрической линзы позволяет получить очень узкий рассеянный пучок ~ 10"4 рад. Поэтому ширина рассеянного пучка, попадающего на CCD камеру, существенно меньше размеров ее матрицы и однородный фоновый сигнал легко учесть, определив его значение вне области воздействия рассеянного пучка. Таким образом, в полезном сигнале компенсировался уровень фоновой засветки обусловленной рассеянием на поверхностных неодно-родностях с размерами меньшими длины волны падающего излучения.

Разработан порядок поведения юстировки системы, обеспечивающий строго горизонтальное расположение волокна относительно падающего лазер-

ного луча и вместе с тем постоянное расстояние от центра волокна до фокальной плоскости цилиндрической линзы.

Разработана методика проведения измерений параметров волоконных брэггов-ских решеток, порядок сбора и обработки экспериментальных данных. После включения источника излучения, CCD камерой делается 9 снимков картины распределения интенсивности пучка 1-ого порядка. Данные девяти измерений усредняются ЭВМ, и полученное изображение сохраняется в соответствующем графическом файле, рис.2. Затем программой GLI, в каждом полученном изображении, находится поперечный профиль интенсивности для сорока горизонтальных линий (20 линий вверх и вниз относительно нулевой координаты). Полученные сорок поперечных профилей интенсивности также усредняются между собой. Примеры усредненных поперечных профилей распределения интенсивности в пучке 1-го порядка, рассеянного на типичной Ап » Ю-4 и «слабой» An » Ю-5 решетках, приведены на рис. 3. Экспериментально установлено, что порогом измерений является значение Ди(л:)~5 10~6. Используя аппроксимацию вершины полученного усредненного профиля интенсивности, находится положение максимальной интенсивности пучка 1-го порядка, в пикселях. Значение координаты, на которую приходится максимальное значение интенсивности сохраняется в файле данных. Особо отметим, что, несмотря на дискретность изображения, предложенный метод позволяет определить координату максимума с точностью существенно выше геометрического размера пикселя.

Затем, после компенсации уровня фоновой засветки из полученного распределения, программой GLI, находится интеграл поперечного профиля интенсивности, посредством вычисления соответствующей интегральной суммы. Этот интеграл мы назвали полной мощностью пучка первого порядка -Л,полн(х)- Значение полной мощности пучка первого порядка, также сохраняется в файле данных.

Волокно с решеткой с помощью установки для перемещения сдвигается на 100 мкм. После выдержки длительностью 0.5 секунды, необходимой для затухания возникших колебаний и установления нового состояния равновесия, повторяются предыдущие операции, до тех пор, пока сдвиг не станет равным длине решетки L ~ 10 см.

Таким образом, в результате проведенного эксперимента, для каждой исследуемой решетки имеется тысяча графических файлов и один файл данных. Каждый графический файл, содержит изображение пучка 1-го порядка, файл данных содержит координату максимальной интенсивности пучка и значение полной мощности пучка для каждого положения решетки.

С целью увеличения точности, проводились повторные измерения, при повороте волокна вокруг своей оси на определенный угол или повторного закрепления волокна с проведением юстировки системы. Кроме того, производилась выемка и крепление волокна с повторением процедуры юстировки. Усреднение полученных зависимостей, позволяет учесть асимметрию поверхности и сердцевины волокна и увеличить точность измерений.

ЛПЛПг-

Рис. 2. Изображение пучка 1-го порядка на ССО

Номр пикселя

а)

Номер пикселя б

Рис. 3. Поперечные профили интенсивности в пучке 1-го порядка, рассеянном на: а - типичной и 6 - «слабой» решетках, линия - аппроксимация гауссианом

По сдвигу положения максимальной интенсивности, определяется сдвиг угла рассеяния пучка первого порядка и пространственное распределение ДЛ(х). Пример кривой сдвига угла рассеяния пучка 1-го порядка приведен на рис. 4.

В свою очередь из полученных значений полной мощности пучка первого порядка, определяется пространственное распределение Ди(х)/Лигаах, пересчитываемое затем в абсолютные значения. Пример измеренного нормированного распределения амплитуды модуляции показателя преломления приведен на рис. 5.

Определены возможные интервалы сглаживания экспериментальных данных, при которых не произойдет потеря важной информации о параметрах решетки. Так как длина взаимодействия I решетки с распространяющимся в ней излучением, для типичных решеток, ~2 см сглаживание возможно на интервалах длины 1-2 мм.

В четвертой главе приведены основные экспериментальные результаты измерения параметров волоконных брэгговских решеток предложенным методом. Измерения параметров решеток проводилось с помощью разработанной экспериментальной установки и согласно описанной в гл. 3 методике.

Дня каждой исследуемой решетки, были получены распределения Ди^/Длтах, ДЛ(х), кривые отклонения изменения периода решетки от линейности. Пример кривой отклонения сдвига центра пучка от линейности (прямо пересчитываемой в отклонения изменения периода от линейности), приведен на рис. 6.

В ходе эксперимента были проведены измерения распределения Ап(х) решетки с двойным периодом. Экспериментальные данные с хорошей точностью совпали с проведенными в гл. 2 оценками.

Экспериментально подтверждено оцененное в гл. 2 влияние «скачков» постоянной составляющей показателя преломления на угловое распределение пучка 1-го порядка дифракции.

Используя полученную кривую отклонения сдвига центра пучка от линейности изображенную на рис. 6, и пересчитанное в абсолютные значения нормированное распределение Ап(х)/Аг^^ изображенное на рис. 5, программными средствами был произведен расчет отклонений от линейности времени группового запаздывания импульса в данной решетке (ОВЯ).

С другой стороны, были проведены независимые спектроскопические измерения вБЯ этой решетки. На рис. 7 приведены рассчитанная и измеренная зависимости ОБЯ.

Легко видеть, наличие практически полного совпадения измеренной и рассчитанной зависимостей. Расхождение графиков имеет место только в области аподизации решетки, то есть при измерении малых значений Ап(х).

Совпадение спектроскопических измерений ОБК исследуемой решетки и ее расчета по результатам измерений решетки данным методом, позволяет утверждать, что параметры решетки определены с высокой точностью.

I 1 I ' I ■ I ■ I ■ I ' I ■ I ' I ■ I I I О 10203040506070 80 90100 Продольная кофдввата решетки, ми

Рис. 4. Кривая сдвига центра пучка 1-го порядка

Продольная ижццммтш ритм, мы

Рис. 5. Нормированное распределение дф) решетки

Рис. 6. Кривая отклонения от линейности сдвига центра пучка 1-го порядка

Используя зависимость на рис. 6 можно показать, что измеренное значение ЛЛшах равно 3.4 пм, следовательно, экспериментально подтвержденная точность измерений чирпа решетки не хуже 2-3 пм. Анализируя зависимости, приведенные на рис. 6 и рис. 7 можно видеть, что наличие отклонений АА(х) от линейности, происходящих на участках длины решетки, соизмеримых с длиной взаимодействия Ь, соответствует наличию на соответствующих участках дф,),„с спектра решетки (т.е. полученных в ре-

зультате взаимодействия излучения с ? этими участками длины) существенных значений вБЯ. С другой стороны отклонения АЛ(х) от линейности, проис-

ю

30

20 10 О

-10

•ч»

30 до-

ходящие на участках длины решетки . ,, много меньших длины взаимодействия

I Ь, не приводят на соответствующих

Измеренная зависимость участках спектра к значимому измене-

ше -0.4 -02 ао о.г о.* м нию значений ОБЯ.

Рабочая полоса длин волн, нм Таким образом, экспериментально

Рис. 7. Кривые отклонения от линейности подтверждается проведенная в гл. 3 времени группового запаздывания ВБР оценка пространственной точности измерения чирпа решетчатой структуры. Сравнение рассчитанной по результатам измерений зависимости вБЯ решетки, с результатами ее прямого спектрографического измерения подтверждает высокую точность предложенного метода измерений параметров волоконных брэгговских решеток.

Основные результаты работы

1. Сформулированы требования к методу и точности измерения параметров ВБР. Показано, что точность измерения амплитуды модуляции показателя преломления должна быть не хуже Ю-5 и точность определения изменения периода решетки не хуже 5 пм.

2. Показано, что решетки изготовленные методом фазовой маски помимо основного периода А обладают и двойным пространственным периодом 2А.

3. Проведено комплексное теоретическое исследование рассеяния внешнего лазерного излучения падающего извне на боковую поверхность ВБР. При этом учитывались происходящие на ширине падающего пучка изменения периода решетки, амплитуды модуляции и постоянной составляющей показателя преломления. Проведены оценки влияний данных изменений, на параметры пучка 1-го порядка дифракции, а, следовательно, на точность определения

и решетки. Показано, что

а) Изменение периода решетки происходящее на ширине зондирующего пучка меняет интенсивность и полуширину пучка 1-го порядка и в случае «сильно» чирпованных решеток вносит существенную погрешность в опреде-

ление Дп(х) решетки по мощности или интенсивности рассеянного пучка. Однако это никак не влияет на угол рассеяния пучка и не вносит погрешности в точность определения АЛ(х) решетки.

б) Линейные изменения постоянной составляющей показателя преломления, происходящие на ширине зондирующего пучка, изменяют угол рассеяния пучка. Квадратичные изменения постоянной составляющей показателя преломления изменяют интенсивность и полуширину рассеянного пучка. Однако при отсутствии «скачков» в (х) этими влияниями можно пренебречь.

4. Доказана возможность одновременного прецизионного определения и изменения периода ВБР по интенсивности и изменению угла рассеяния

дифракционного пучка при падении внешнего лазерного излучения на боковую поверхность волокна с решеткой. Оцененная для решетки с типичным периодом Л~0.5 мкм, точность определения величины изменения периода ДЛ по отклонению угла рассеяния пучка 1-го порядка ~ 2 пм. Это примерно на порядок превосходит точность измерений чирпа достигнутую ранее.

5. Предложен новый метод прецизионного определения параметров ВБР, использующий боковое рассеяние падающего внешнего излучения.

а) Разработана экспериментальная установка, для проведения измерений и Ап(х) решетки с точностью не хуже 5 пм и Ю-5 соответственно.

б) Разработана методика подготовки поверхности волокна с решеткой для проведения измерений.

в) Разработан порядок проведения юстировки системы, обеспечивающий строго горизонтальное расположение волокна относительно падающего лазерного луча и постоянное расстояние от центра волокна до фокальной плоскости цилиндрической линзы.

г) Разработана методика проведения измерений параметров волоконных брэгговских решеток и обработки экспериментальных результатов.

6. Получены экспериментальные результаты измерения параметров волоконных брэгговских решеток предложенным методом.

а) Для каждой исследуемой ВБР получены распределения А^(х)/Аптах, АЛ(х), кривые отклонения изменения периода решетки от линейности.

б) Проведены измерения распределения Ля(;с) решетки с двойным периодом. Экспериментальные данные с хорошей точностью совпали с проведенными оценками.

с) Экспериментально исследовано влияние «скачков» постоянной составляющей показателя преломления Дя^х) на угловое распределение пучка 1-го порядка дифракции.

7. Приведенные результаты измерений и сравнение рассчитанной по результатам измерений зависимости ОБИ. решетки, с результатами ее прямого спектрографического измерения позволило оценить экспериментальную точность предложенного метода измерений параметров ВБР как АЛ(х)~(2 + 3)пм,

Ап(х)~5 10~6.

Список работ автора по теме диссертации

\.BaskinLM, SeredaP.V., SumetskyM., Westbrook ReyesР.1., EggletonB.J. Accurate Characterization of Fiber Bragg Grating Index Modulation by Side-Dif&action Technique // IEEE Photonics technology letter. 2003. V.15. №.3. P. 449-451.

2. Баскин JI.M, Середа П.В. Прецизионное определение параметров оптоволоконной решетки И 56-я НТК: материалы / СПб ГУТ. СПб, 2004. С. 118.

Ъ.Середа П.В., Баскин JI.M Формирование периодической структуры показателя преломления в волоконных решетках // 56-я НТК: материалы / СПб ГУТ. СПб, 2004. С. 118-119.

А.Середа П.В. Создание мультикериодических структур при формировании брэгговской решетки методом фазовой маски // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2004. № 170. С. 136-142.

5.Баскин JI.M., Середа П.В. Прецизионное определение параметров волоконной Брэгговской решетки // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2004. № 171. С. 123-133.

6.Середа П.В., Баскин Л.М. Рассеяние внешнего лазерного излучения на волоконной брэгговской решетке // Труды учебных заведений связи / СПбГУТ. СПб, 2004. № 171. С. 134145.

Подписано к печати 05.09.2005

_Объем 1 печ. л. Тир. 80 экз._

Тип. СПбГУТ. 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61

Ц6318

РНБ Русский фонд

2006-4 19668

i

у

ВВЕДЕНИЕ.5.

ГЛАВА 1. Современные методы формирования и измерения параметров волоконных Брэгговских решеток.6.

§ 1.1 Волоконные Брэгговские решетки и их применение.6.

§ 1.2. Современные технологии изготовления ВБР.8.

§ 1.2.1. Создание ВБР методом интерференции двух УФ лучей.13.

§ 1.2.2. Создание ВБР непосредственной фокусировкой лазерного луча на поверхности волокна.13.

§ 1.2.3. Формирования ВБР методом фазовой маски.15.

§ 1.3. Измерение параметров решетчатых структур сформированных в сердцевине волокна.17.

§ 1.3.1 Метод прямого измерения Дп вдоль продольной координаты

ВБР.20.

§ 1.3.2 Интерференционный метод определения параметров ВБР.25.

§ 1.3.3. Требования, предъявляемые к методам измерения параметров ВБР.34.

ГЛАВА 2. Анализ процесса рассеяния внешнего лазерного излучения на волоконной Брэгговской решетке.35.

§ 2.1. Создание мультипериодических структур при формировании ВБР методом фазовой маски.35.

§ 2.2. Возможность прецизионного определения изменений периода ВБР, при рассеянии внешнего лазерного излучения.41.

§ 2.3. Анализ рассеяния внешнего лазерного излучения на ВБР.44.

§ 2.3.1 ВБР постоянного периода.44.

1. Общие соотношения.44.

2. Интенсивность и угловое распределение пучка нулевого порядка дифракции.47.

3. Интенсивность и угловое распределение пучка первого порядка дифракции.51.

§ 2.3.2. ВБР с медленно изменяющимся периодом.59.

1. Общие соотношения.59.

2. Интенсивность и угловое распределение пучка первого порядка дифракции.60.

3. Влияние изменения периода решетки на интенсивность и угловое распределение пучка первого порядка.67.

§ 2.4. Влияние отклонения поверхности волокна от цилиндрической формы на точность определения параметров решетки.68.

§ 2.5. Выводы по главе 2.70.

ГЛАВА 3. Методика измерений параметров ВБР.73.

§3.1. Требования к экспериментальной установке.73.

§3.2. Описание экспериментальной установки.75.

§ 3.3. Подготовка поверхности волокна с решеткой для проведения измерений.78.

§3.4. Юстировка системы.84.

§3.5. Методика проведения измерений и обработки экспериментальных результатов.85.

§ 3.6. Оценка точности измерений.87.

ГЛАВА 4. Экспериментальные результаты.90.

§4.1 Измерение параметров «плохой» ВБР.90.

§ 4.2. Измерение параметров ВБР имеющей область увеличенных значений постоянной составляющей показателя преломления.98.

§ 4.3. Измерение параметров «хорошей» ВБР.102.

§ 4.4 Выводы по результатам проведенных экспериментов.110.

В настоящее время, основным направлением развития магистральных сетей связи является строительство волоконно-оптических линий связи (BOJIC). Такой выбор обусловлен в первую очередь высокой пропускной способностью оптического волокна. Использование на BOJIC технологий DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), еще увеличивает их пропускную способность в десятки раз, и позволяет передавать по одному волокну до 40 Гб в секунду.

Необходимым компонентом BOJIC являются волоконные Брэгговские решетки (ВБР) — участок оптического волокна с периодической модуляцией показателя преломления сердцевины. ВБР работают в качестве устройств объединения и разделения оптических каналов, канальных фильтров, используются в источниках лазерного излучения для уменьшения ширины линии излучения, в оптических усилителях на волокнах легированных эрбием (Erbium-Doped Fiber Amplifier) для обеспечения равномерности характеристик в широком диапазоне длин волн. При скоростях передачи информации С > 10 Гб/с, ВБР используются для компенсации хроматической дисперсии линий связи. Кроме того, ВБР широко применяются при построении волоконно-оптических датчиков физических величин, а также в устройствах обработки оптических сигналов.

При изготовлении ВБР к их параметрам предъявляются жесткие требования. Наиболее важными параметрами волоконных решеток являются распределение амплитуды модуляции показателя преломления А п (jc) и закон изменения периода ДЛ(л:) решетки вдоль продольной оси волокна. Отклонение этих параметров от требуемых значений приводит к ухудшению спектральных характеристик ВБР и работы BOJIC в целом.

Для обеспечения возможности контроля параметров волоконных решеток, необходима разработка методов их прецизионного измерения. Существующие методы определения параметров ВБР имеют значительные ограничения и не обеспечивают требуемой точности измерений.

Целью настоящей работы является разработка метода прецизионного измерения параметров ВБР. В работе проведен анализ основных существующих методов определения параметров решеток, произведена оценка их точности, сформулированы требования к точности измерений. Предложен новый метод измерения параметров ВБР. Проведен теоретический анализ и определены основные факторы, влияющие на точность измерений данным методом, проведена оценка точности измерений. Разработана методика проведения измерений, схема экспериментальной установки. Приведены основные экспериментальные результаты измерения параметров волоконных решеток. Проведена проверка точности результатов эксперимента. Совпадение спектральных характеристик решетки, рассчитанных по результатам эксперимента, с данными прямых спектрографических измерений той же решетки, подтверждает высокую точность предложенного метода.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Целью работы является разработка прецизионного метода измерения параметров волоконных Брэгговских решеток.

1. Сформулированы требования к методу и точности измерения параметров ВБР. Показано, что точность измерения амплитуды модуляции показателя преломления должна быть не хуже 1(Г5 и точность определения изменения периода решетки не хуже 5 пм.

2. Показано, что решетки изготовленные методом фазовой маски помимо основного периода А обладают и двойным пространственным периодом 2Л.

3. Проведено комплексное теоретическое исследование рассеяния внешнего лазерного излучения падающего извне на боковую поверхность ВБР. При этом учитывались происходящие на ширине падающего пучка изменения периода решетки, амплитуды модуляции и постоянной составляющей показателя преломления. Проведены оценки влияний данных изменений, на параметры пучка 1-го порядка дифракции, а, следовательно, на точность определения Ап(х) и АЛ(х) решетки. Показано, что а) Изменение периода решетки происходящее на ширине зондирующего пучка меняет интенсивность и полуширину пучка 1-го порядка и в случае «сильно» чирпованных решеток вносит существенную погрешность в определение Ди(лс) решетки по мощности [75] или интенсивности [76] рассеянного пучка. Однако это никак не влияет на угол рассеяния пучка и не вносит погрешности в точность определения ДЛ(х) решетки. б) Линейные изменения постоянной составляющей показателя преломления, происходящие на ширине зондирующего пучка, изменяют угол рассеяния пучка. Квадратичные изменения постоянной составляющей показателя преломления изменяют интенсивность и полуширину рассеянного пучка. Однако при отсутствии «скачков» в этими влияниями можно пренебречь.

4. Доказана возможность одновременного прецизионного определения Ди(лс) и изменения периода ВБР по интенсивности и изменению угла рассеяния дифракционного пучка при падении внешнего лазерного излучения на боковую поверхность волокна с решеткой. Оцененная для решетки с типичным периодом Л ~ 0.5 мкм, точность определения величины изменения периода Д Л(х) по отклонению угла рассеяния пучка 1-го порядка ~ 2 пм. Это, на порядок превосходит точность измерений чирпа достигнутую в [76].

5. Предложен метод прецизионного определения параметров ВБР. а) Разработана экспериментальная установка, для проведения измерений Д Л(х) и Ап(х) решетки с точностью не хуже 5 пм и 10~5 соответственно. б) Разработана методика подготовки поверхности волокна с решеткой для проведения измерений. Методика позволяет удалить загрязнения поверхности волокна с большими или равными длине волны падающего излучения размерами и компенсировать в полезном сигнале уровень фоновой засветки обусловленной рассеянием на поверхностных неоднородностях с размерами меньшими длины волны падающего излучения. в) Разработан порядок проведения юстировки системы, обеспечивающий строго горизонтальное расположение волокна относительно падающего лазерного луча и постоянное расстояние от центра волокна до фокальной плоскости цилиндрической линзы. г) Разработана методика проведения измерений параметров волоконных Брэгговских решеток и обработки экспериментальных результатов.

6. Получены экспериментальные результаты измерения параметров волоконных Брэгговских решеток предложенным методом. а) Для каждой исследуемой ВБР получены распределения Ап(х)/Аптах , А Л(х), кривые отклонения изменения периода решетки от линейности. б) Проведены измерения распределения Ап(х) решетки с двойным периодом. Экспериментальные данные с хорошей точностью совпали с проведенными оценками. с) Экспериментально исследовано влияние «скачков» постоянной составляющей показателя преломления (х) на угловое распределение пучка

1-го порядка дифракции.

7. Приведенные результаты измерений и сравнение рассчитанной по результатам измерений зависимости ОБЫ решетки, с результатами ее прямого спектрографического измерения позволило оценить экспериментальную точность предложенного метода измерений параметров ВБР как

АЛ(х)~(2 + 3)пм, Ап(х)~5 10~6.

В заключение, прежде всего, хочу выразить искреннюю и глубокую благодарность своему Учителю, профессору Баскину Льву Марковичу без научного руководства и участия которого эта работа не была бы написана.

Также хочу поблагодарить профессора [Корнилова Сергея Александро-и профессора Глаголева Сергея Васильевича за ценные практические вича советы и замечания позволившие дополнить работу.

1. GhatakÄ.K. 1.troduction to fiber optics. Cambridge: CU Press, 1998.

2. Eggleton B . J. et al. Novel waveguide structures for enhanced fiber grating devices // IEEE J. Selec. Top. Quantum Electron. 2001. V. 7. №3. P. 409-424.

3. Zhao Chunliu et al. Tunable singlemode pulses generated from a laser diode using a fiber Bragg grating // Guangzi xuebao=Acta Photon. Sin. 2001. V. 30. №3. P. 317-320.

4. Qu Ronghui et al. Характеристики полупроводниковых лазеров с внешним резонатором и брэгговской волоконной решеткой при наличии высокочастотной модуляции // Guangzi xuebao=Acta opt. Sin. 2001. V. 21. №11. P. 1360-1363.

5. Ibsen M. et al. Broad-band continuously tunable all-fiber DFB lasers // IEEE Photon. Technol. Lett. 2002. V. 14. №1. P. 21-23.

6. Беловолов М.И., Дианов E.M. и dp. Полупроводниковые лазеры с гибридным резонатором на волоконных Брэгговских решетках // Препр. Ин-т общ. Физ. РАН 2002. №6. С. 1-67.

7. Liaw Shien-Kuei et al. Reconfigurable WDM add/drop multiplexer based on optical switches and fibre Bragg gratings // Opt. and Quantum Electron. 1999. V. 31. №1. P. 77-83.

8. Zhao Feng et al. Optimal design of grating-based wavelength division (de)multiplexers for optical network//Proc. SPIE. 2001. V. 4289. P. 17-26.

9. Андре П.С., Пинто А.Н. Селективно-проходной оптический мультиплексор ввода-вывода на основе волоконной Бреговской решетки // Радиотехника и электроника Москва 2002. Т. 47. №12. С. 1517 -1528.

10. Xie Yet al. Spectrally-efficient L-C band EDFA having a seamless interband channel region using sampled FBGs // IEEE Photon. Technol. Lett. 2001. V. 13. №5. P. 436-438.

11. Harun S. W. et al. Gain clamping in L-band erbium-doped fiber amplifier using a fiber Bragg grating // IEEE Photon. Tehnol. Lett. 2002. V. 14. №3.293-295.

12. Eggleton B.J., Ahuja A., Westbrook P.S. et al. Integrated Tunable Fiber Gratings for Dispersion Management in High-Bit Rate Systems // J. of Lightwave Technology. October 2000. V. 18. №10. P. 1418-1432.

13. Eggleton B.J. et al. Dispersion compensation using a fibre grating in transmission // Electronics Letters. 15th August 1996. V. 32. №17. P. 16101611.

14. W.H. Loh et al. 10 cm chirped fibre Bragg grating for dispersion compensation at 10 Gbit/s over 400 km of non-dispersion shifted fibre // Electronics Letters 7th December 1995. V. 31. №. 25. P. 2203-2204.

15. Lu Hai-Hanet al. Dispersion compensation in externally modulated transport system using chirped fiber grating as well as large effective area fiber// Opt. Eng. 2001 V. 40. №5. P. 656-657.

16. Rochette M. et al. Polarisation mode dispersion compensation of chirped Bragg grating used as chromatic dispersion compensators // Electron Lett. 2000. V. 36. №4. P. 342-343.

17. Mora J. et al. Tunable chirped fibre Bragg grating device controlled by variable magnetic fields // Electron. Lett. 2002. V. 38. №3. P. 118-119.

18. Thibault S. et al. Numerical analysis of the optimal length and profile of a linearly chirped fiber Bragg grating for dispersion compensation // Opt. Lett. 1995. V. 20. №6. P. 647-649.

19. Hill К. O. et al. Chirped in-fiber Bragg grating for compensation of optical-fiber dispersion// Optics Letters 1994. V. 19. №17. P. 1314-1316.

20. Hinton K. Dispersion compensation using apodized Bragg fiber gratings in transmission // Lightwave Technol. 1998. V. 16. №12. P. 2336-2346.

21. Ennser K. et al. Optimization of apodized linearly chirped fiber gratings for optical communications // IEEE J. Quantum Electron. 1998. V. 34. №5 P. 770-778.

22. Liu W.F., Russell Philip St. J., Dong L.J. 100% Efficient narrow-band acoustooptic tunable reflector using fiber Bragg grating // Lighwave Technol. 1998. V. 16. №11. P. 2006-2009.

23. Ortega В. И et al. Microwave phase shifter based on fibre Bragg grating // Electron. Lett. 1998. V. 34. №21. P. 2051-2052.

24. Jin S. et al. Magnetically programmable fibre Bragg gratings // Electron. Lett. 1998 V. 34. №22 P. 2158-2159.

25. Grunnet-Jepsen A. et al. Fibre Bragg grating based spectral encoder/decoder for lightwave CDMA // Electron. Lett. 1999. V. 35. №13. P. 1096-1097.

26. Liaw Shien-Kuei, ChiSien, Tseng Horn-Yi. Fiber-grating-based optical limiting amplifier module for dual-wavelength, hybrid data rate transmission // Fiber and Integr. Opt. 2000. V. 19. №1. P. 19-23.

27. Пипилович B.A. и др. Оптические логические элементы на основе волоконных брэгговских отражателей // Докл. Нац. АН Беларуси. 2002. Т. 46. №2. С 70-73, 125.

28. Komukai Т., Татига К., and Nakazawa М. An efficient 0.04 nm apodized fibre Bragg grating and its application to narrow-band spectral filtering // IEEE Photonics Technol. Lett. 1997. V. 9. №7. P. 934-936.

29. Min Zhang et al. Improving the performance of wavelength-converter in a NOLM using fiber Bragg gratings // Proc. SPIE. 2001. V. 4581. P. 340347.

30. Eom Tac-Jung, Lee Byeong Ha. Novel optical fiber connector using long-period fiber grating // Proc. SPIE 2002. V. 4638. P. 99-106.

31. Fuhr P., Spremo S. Chirped diffraction grating optical switching // Proc. SPIE. 2002. V. 4638. P. 64-71.

32. Azana J. et al. Experimental demonstration of real-time Fourier transformation using linearly chirped fibre Bragg gratings // Electron. Lett. 1999. V. 35. №25. P. 2223-2224.

33. Fisher N.E. et al. Ultrasonic hydrophone based on short in-fiber Bragg gratings // Appl. Opt. 1998. V. 37. №34. P. 8120-8128.

34. Djambova Tzvetanka V., Mizunami Toru. Simultaneous sensing of temperature and displacement using a multimode fiber Bragg grating // Jap. J. Appl. Phys. Pt. 1. 2000. V. 39. №3B. P. 1566-1570.

35. Guan Bai-Ou. et al. Simultaneous strain-temperature measurement using a single fibre Bragg grating // Electron. Lett. 2000. V. 36. №12. P. 10181019.

36. Jung Jaehoon et al. Simultaneous measurement of strain and temperature by use of a single-fiber Bragg grating and an erbium-doped fiber amplifier//Appl. Opt. 1999. V. 38. №13. P. 2749-2751.

37. Jung Jaehoon et al. Fiber Bragg grating temperature sensor with controllable sensitivity // Appl. Opt. 1999. V. 38. №13. P. 2752-2756.

38. Hathaway M. W. et al. Combined ultrasound and temperature sensor using a fibre Bragg grating // Opt. Commun. 1999. V. 171. №4-6. P. 225-231.

39. Khaliq Sarfraz, James Stephen W, Tatam Ralph P. Fiber-optic liquidlevel sensor using a long-period grating // Opt. Lett. 2001. V. 26. №16. P. 1224-1226.

40. Hill D.J., Cranch G.A. Gain in hydrostatic pressure sensitivity of coated fibre Bragg grating // Electron. Lett. 1999. V. 35. №15. P. 1268-1269.

41. Zhang Weigang et al. FBG-type sensor for simultaneous measurement of force (or displacement) and temperature based on bilateral cantilever beam //IEEE Photon Technol Lett. 2001. V. 13.№12.P. 1340-1342.

42. Liu Yun-Qi et al. Fiber grating sensor with enhanced pressure and temperature sensitivity // Chin. Phys. Lett. 2000. V. 17. №2. P. 115-116.

43. Lin Chunn-Yenn., Wang Lon A., Chern Gia-Wei. Corrugated long-period fiber gratings as strain, torsion, and bending sensors // J. Lightwave Technol. 2001. V. 19. №8. P. 1159-1168.

44. Rao Y. J. In-fibre Bragg grating sensors // Meas. Sci. Technol. 1997. №8. P. 355-375.

45. Rao Y. J. Recent progress in applications of in-fibre Bragg grating sensors // Opt. and Lasers Eng. 1999. V. 31. №4. P. 297-324.

46. Meltz G., Morey W.N., and Glenn W.H. Formation of Bragg gratings in optical fibers by transverse holographic method // Opt. Letts. 1989. №14. P. 823.

47. Stump K., Plant T.K., Sun Y Variable wavelength fibre Bragg gratings written with diffractive optical element // Electron. Lett. 2000. V. 36. №6. P. 567-569.

48. Fokine M. High temperature miniature oven with low thermal gradient for processing fiber Bragg gratings // Sci. Instrum. 2001. V. 72. №8. P. 34583461.

49. Nasu Yusuke, Yamashita Shinji. Fabrication of long superstructure fiber Bragg gratings (SSFBFs) using a novel scanning phase-mask technique // Jap. J. Appl. Phys. Pt. 1. 2002. V. 41. №7B. P. 4790-4793.

50. Petermann E.I. et al. Fabrication of advanced fiber Bragg gratings by use of sequential writing with a continuous-wave ultraviolet laser source // Appl. Opt. 2002. V. 41. №6. P. 1051-1056.

51. Humbert Georges, Maikl Abdelrafik. Electric-arc-induced gratings in non-hydrogenated fibres: Fabrication and high-temperature characterizations // J. Opt. A. 2002. V. 4. №2. P. 194-198.

52. Askins C.G. et al. Fiber Bragg reflectors prepared by a single eximer pulse // Optics Letters. 1992. V. 17. №11. P. 833-835.

53. Hill K. O. et al. Biréfringent photosensitivity in monomode optical fiber: Application to external writing of rocking filters // Electron. Letts. 1991. №27. P. 1548-1550.

54. Blows Justin L. et al. Increasing fiber photosensitivity to near-UV radiation by rare earth doping // IEEE Photon Technol. Lett. 2002. V. 14. №7. P. 938-940.

55. P.J. Lemaire et al. High pressure H2 loading as a technique for achieving ultrahigh UV photosensitivity and thermal sensitivity in Ge02 doped optical fibers // Electron Letters. 1993. V. 29. P. 1191-1193.

56. Brambilla G. et al. Photorefractive index gratings in Sn02:Si02 optical fibers // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. №7. P. 807-809.

57. Butov O. V., Golant K.M., Nikolin I. V. Ultra-thermoresistant Bragg gratings written in nitrogen-doped silica fibres // Electron. Lett. 2002. V. 38. №11. P. 523-525.

58. Chen K.P. et al. Rapid long-period grating formation in hydrogen-loaded fibre with 157 nm F2-laser radiation // Eletron. Lett. 2000. V. 36. №24. P. 2000-2001.

59. Ramecourt D. et al. Growth of strength of Bragg gratings written in H2 loaded telecommunication fibre during CW UV post-exposure // Electron. Lett. 1999. V. 35. №4. P. 329-330.

60. Fröhlich H., Kashyap R. Two methods of apodisation of fibre-Bragg-gratings // Opt. Commun. 1998. V. 157. №1-6. P. 273-281.

61. Cortes P.-Y., Ouellette F. andLaRochelle S. Intrinsic apodisation of Bragg gratings written using UV-pulse interferometry // Electronics Letters. 1998. V. 34. №4. P. 396-397.

62. Albert. J. et al. Apodisation of the spectral response of fibre Bragg gratings using a phase mask with variable diffraction efficiency // Electron. Lett. 1995. V. 31. P. 222-223.

63. Malo B., et al. Apodised in-fibre Bragg grating reflectors photoim-printed using a phase mask // Electron. Lett. 1995. V. 31. P. 223-225.

64. Pastor D. et al. Design of apodized linearly chirped fiber gratings for dispersion compensation // J. Lightwave Technol. 1996. V. 14. P. 2581-2588.

65. Wei Zhanxiong et al. Fabrication of chirped fiber grating with adjustable chirp and fixed central wavelength // IEEE Photon. Technol. Lett. 2001. V. 13. №8. P. 821-823.

66. Petermann E.I. et al. Characterization of fiber Bragg gratings by use of optical coherence-domain Reflectometry // Lightwave Technol. 1999. V. 17. №11. P. 2371-2378.

67. Ennser K. et al. Influence of nonideal chirped fiber grating characteric-tics on dispersion cancellation // IEEE Photon. Technol. Letters 1998. V. 10. №10. P. 1476-1478.

68. Mayer E.E., Gillett D.A., Govorkov S. Fiber Bragg grating writing by interferometric or phase-mask methods using high-power excimer lasers // Fiber and Integr. Opt. 1999. V. 18. №3. P. 189-198.

69. Canning J., Sceats M.G., Fleming S. Grating structures with phase mask period in silica-on-silicon planar waveguides // Optics Communications. 1999. №171. P. 213-217.

70. Qiu Yue, Sheng Yunlong, Beaulieu Claude. Optimal phase mask for fiber Bragg grating fabrication // Lightwave Technol. 1999. V. 17. №11. P. 2366-2370.

71. Brinkmeyer E. Simple algorithm for reconstructing fiber gratings from reflectometric data // Opt. Lett. 1995. №20. P. 810-812.

72. P. Lambelet et al. Bragg grating characterization by optical low-coherence Reflectometry // IEEE Photon. Technol. Lett. 1993. №5. P. 565567.

73. W. Margulis, I. G. Carvalho, and P. M. Gouvea. Heat scan: a simple technique to study gratings in fiber // Opt. Lett. 1993. №18. P. 1016-1018.

74. Mills J.D. et al. Evanescent field imaging of an optical fiber Bragg grating//Appl. Phys. Letters. 1999. V. 75. №26. P. 4058-4060.

75. Krug P. A., Stolte R., Ulrich R. Measurement of index modulation along an optical fiber Bragg grating // Optics Letters. 1995. V. 20. № 17. P. 1767-1769.

76. EI-Diasty F., HeaneyA., ErdoganT. Analysis of fiber Bragg gratings by a side-diffraction interference technique // Applied Optics. 2001. V. 40. № 6. P. 890-896.

77. Ramecourt D. et al. Improvement in the measurement of index modulation along an optical fiber grating by movement of the probe spot perpendicularly to the fiber axis // Applied Optics. 2001. V. 40. №34. P. 6166-6169.

78. Борн M., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973.

79. Petermann E.I., Helmfrid S., Friberg A T. Limitations of the interferometric side diffraction technique for fibre Bragg grating characterization // Optics Communication. 2002. №201. P. 301-308.

80. Marcuse D. Loss analysis of single mode fiber splices // Bell Syst. Tech. J. 56. 703. 1977.

81. P.A. Krug et al. Dispersion compensation over 270 km at 10 Gbit/s using an offset-core chirped fiber Bragg grating // Electronics Letters. 1995. V. 31. №13. P. 1091-1093.