Name: writing bragg gratings in multicore fibers
Uploaded: 2016-04-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 48 s
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The SAIL labs are funded through JBH's Australian Laureate Fellowship from the Australian Research Council.
This research was supported by the Australian Research Council Centre of Excellence for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems (project number CE110001018).
Experimental work was performed in part at the OptoFab node of the Australian National Fabrication Facility, utilizing NCRIS and NSW state government funding. Fiber hydrogenation services were provided by TE Connectivity in Redfern. SLS would like to acknowledge the Optics and Electronics Laboratory, Fujikura Ltd, Japan for providing the 7-core fiber used in this experiment.

광택 모세관 튜브 1. 준비 (ANFF OptoFab) <ol><li> 밀접하게 섬유 직경과 일치 내경 유리 모세관 튜브를 얻습니다. 다음은 성능이 더 나은, 크기가 가까이 있지만, 모세관 크기의 ± 10 μm의 변화가 허용되어 있는지 확인합니다. 모세관 튜브에있는 보호 코팅을 제거합니다. 튜브를 손상없이 제거하는 면도날 코팅 면도. </li><li> 필요한 경우, 더 작은 직경 모세관 테이퍼. 가능한 경우 컴퓨터 제어 자동 테이퍼 기계를 사용합니다. <ol><li> 양쪽 끝에 클램프와 튜브의 길이를 고정합니다. </li><li> 클램프 사이에 위치 된 가열 필라멘트를 사용하여 직경 주위에 균일하게 융점에 모세관을 가열한다. </li><li> 원하는 길이보다 작은 직경으로 테이퍼 될 때까지 일정한 장력 발열체를 통해 모세관을 그린다. </li></ol></li><li> 대략 동일한 길이로 WI 모세관 컷유리 절삭 공구 토륨. 이러한 의도 격자 길이보다 더 긴하지만 사용되는 연마 장비 안에 들어갈만큼 작은 적어도 2cm가 있는지 확인합니다. 참고 : 본 실험 7 cm의 모세관 길이를 사용 하였다. </li><li> UV 경화형 접착제를 사용하여 유리 퍽에 모세관 길이의 8 ~ 10을 연결합니다. 랩핑 / 폴리싱 기계와 호환 지그에 퍽을 설치합니다. </li><li> 평탄면으로 모세관의 노출 된 벽을 연마하는 랩핑 / 연마 장치를 사용한다. 주의 : 느슨한 모래를 흡입하지 마십시오. 참고 : 연마 요소는 역 삼투압 정제수의 현탁액에 알 2 O 3입니다. <ol><li> 모세관 벽의 나머지 두께는 약 70 μm의 때까지 25 μm의 모래를 사용합니다. 제거 된 양에 따라서 연마 중에 지그의 변위를 측정하기 위해 마이크로 미터를 사용한다. </li><li> 5 μm의 그릿로 전환 한 벽의 나머지 두께는 약 50 μm의 때까지 갈기. </li></ol&gt; </li><li> 알칼리 분산 (수산화 나트륨)의 고순도 콜로 이달 실리카 적어도 3 시간 동안 전개 된 표면을 연마하는 랩핑 / 폴리싱 기계를 사용합니다. 참고 :이 광학 품질 표면을 복원합니다. 실리카는 연마 액 3 부 1 부 0.004 M의 NaOH를 첨가하여 고화하는 것을 방지 할 수있다. </li><li> 아세톤에 하룻밤 담가 유지 퍽에서 모세관 튜브를 분리합니다. </li><li> 벽 두께를 확인 10X 배율 현미경 양단의 모세관 튜브를 조사한다. 주 : 좋은 품질의 모세관의 길이를 따라 균일 한 박막 (~ 50 μm의) 벽이있을 것이다. </li></ol> 격자 2. 창조 <ol><li> 감광성을 증가시키기 MCF 수소화. <ol><li> 밀봉 밀폐 된 챔버에 수소 첨가되는 섬유를 놓습니다. 주의 : 실 확인 안전하게 의한 가압 가스의 존재에 볼트로 고정된다. </li><li> 챔버 내로 고순도 H 2 펌프. 사용 N (2) </부스터로 부&gt; 가스 압력을 증가시킵니다. </li><li> 연장 된 기간 동안 상기 챔버 내부의 섬유가 남지 300 바 및 실온에서 2 주 또는 380 바, 80 ℃ 3 일간. </li><li> 챔버에서 가스를 배출하고 섬유를 제거합니다. 주의 : 방을 확인하는 것은 통풍이 잘된다. 가스는 H 2의 경우 asphyxiants, 화재 위험으로 작용할 수있다. </li><li> 온도 냉동실에서 섬유를 유지 -70 ° C ~ 이하는 사용 때까지. 이 수소 가스 방출의 속도를 느리게하고 증가 된 감광성을 유지합니다. </li></ol></li><li> MCF에서 보호 코팅을 벗겨. 스트립 MCFs 표준 SMF 섬유 스트리퍼 SMF와 같은 크기; 그렇지 않으면 면도날로 코팅을 면도. 격자 줄곧 섬유의 단부에, 기록되는 영역에서 상기 코팅을 제거한다. </li><li> 모세관으로 섬유의 벗겨진 단부를 삽입하고, 그와 b 영역을 덮도록 섬유를 따라 튜브를 밀어<html> 전자가 새겨. </li><li> 자외선 보호 안경 착용. 위상 마스크를 향해 각도 모세관의 평탄면, 위상 마스크를 유지하는 이동 스테이지에 탑재 섬유. 파손되는 원인이 마스크 자체를 감동 섬유 마스크에 의해 생성 된 간섭 패턴 내에 위치,하지만되어 있는지 확인합니다. </li><li> 빔이 상기 위상 마스크의 평면에 수직이되도록 244 nm의 레이저 정렬. 섬유 레이저 전력의 최소 90 mW의 수신 확인하십시오. </li><li> 0.25 mm / min의 속도로 들어오는 광에 대하여 함께 섬유 및 위상 마스크를 이동시켜 UV 간섭 패턴 섬유의 4cm 길이를 노출. </li><li> 섬유에서 모세관 튜브를 제거합니다. </li><li> 파장 반응을 안정화시키기 20 시간 동안 110 ℃에서 어닐링 격자. 격자는 약 3 일에 걸쳐 자체가 안정하므로이 단계는 선택적이지만, 어닐링 빠르게 진행하게 참고. </li></ol>스펙트럼의 e_title &quot;&gt; 3. 분석 <ol><li> 광섬유의 양단을 절단. 사용자는 평평한 단면을 보장하는 섬유 직경 장력 모두 설정할 수있는 섬유 칼을 사용한다. </li><li> 약 브래그 파장 정합 중심 파장 가변 레이저를 이용한 광섬유의 일단을 밝히는. </li><li> 디스플레이 및 광 출력을 기록 할 수 있도록 제어 소프트웨어로 PC에 CCD 카메라를 연결한다. 이미지의 모든 코어가 다수의 CCD의 픽셀을 커버하도록 카메라 앞에서 배율 50X 현미경 대물 렌즈를 이용하여 CCD 카메라와 광 출력. 참고 : 다음은 3.4.1 단계 - 3.5.5은 저자가 사용하는 사용자 정의 소프트웨어에 특정한와 스펙트럼을 캡처 단 하나의 방법을 나타냅니다. <ol><li> 그들은 제어 소프트웨어의 이미지에 나타나는 코어의 중심을 클릭하여 각 코어에 대응하는 픽셀의 원형 영역을 선택합니다. &#39;길이 또는 직경의 화소 단위로 코어의 직경을 입력# 39; 들. </li><li> 선택된 영역에 대해 카메라에 의해 등록 된 화소 값을 기록한다. 그 파장에서의 총 처리량 정량화 해당 코어를 덮는 모든 화소의 값을 합계. </li></ol></li><li> 관측 데이터 수집을 자동화 할 수 있도록, 제어 PC에 연결 가변 파장 레이저. <ol><li> &#39;시작 파장&#39;필드에 파장을 브래그 파장 아래 약 5 nm의를 입력합니다. </li><li> 에서 0.01 nm의 레이저의 파장 증가 설정 &#39;스캔 - 단계&#39;필드. 참고 : 측정 값을 기록하고 다음 파장 단계가 발생하기 전에 그 레이 징 각 파장에서 안정되도록 적어도 300 밀리 초에 단계 사이의 지연 시간을 설정합니다. </li><li> &#39;최종 파장&#39;필드의 브래그 파장보다 약 5 nm의 큰 파장을 입력합니다. </li><li> 정의 된 시작 파장의 레이저를 설정하는 &#39;자동 검색&#39;버튼을 클릭하고 가열 공기 조절기에서 선택한 증가에 의해 파장을 증가LAR 시간 간격. </li><li> 각 파장의 단계에 대한 각각의 코어를 통해 전송 강도를 기록한다. 옵션 &#39;텍스트 저장 파일&#39;을 활성화하여 텍스트 파일로 계산 된 값을 보냅니다. </li></ol></li><li> 주사를 3 회 이상 반복하고 모든 런에서 데이터를 평균화. </li><li> 각 코어는 스펙트럼들의 세트를 생성하는 플롯 대 파장 전송 전력. <ol><li> 동일한 억제 특성을 갖고 있는지 확인하기 위해 코어의 스펙트럼을 비교한다. 각 격자 일치의 중심 파장, 깊이 및 대역폭 있는지 확인합니다. </li></ol></li></ol>

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	<li>Othonos, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+Bragg+gratings.">Fiber Bragg gratings.</a> Rev. Sci. Instrum. 68 (12), 4309-4341 (1997).</li><li>Bland-Hawthorn, J., Englund, M., Edvell, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+approach+to+atmospheric+OH+suppression+using+an+aperiodic+fiber+Bragg+grating.">New approach to atmospheric OH suppression using an aperiodic fiber Bragg grating.</a> Opt. Express. 12 (24), 5902-5909 (2004).</li><li>Jovanovic, N., Guyon, O., Martinache, F., Schwab, C., Cvetojevic, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+inject+light+efficiently+into+single-mode+fibers.">How to inject light efficiently into single-mode fibers.</a> Proc. SPIE. 9147, 91477P (2014).</li><li>Bland-Hawthorn, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+complex+multi-notch+astronomical+filter+to+suppress+the+bright+infrared+sky.">A complex multi-notch astronomical filter to suppress the bright infrared sky.</a> Nat. Comm. 2, 581 (2011).</li><li>Leon-Saval, S. G., Argyros, A., Bland-Hawthorn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+lanterns.">Photonic lanterns.</a> Opt. Express. 18 (8), 8430-8439 (2010).</li><li>Trinh, C. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GNOSIS:+the+first+instrument+to+use+fiber+Bragg+gratings+for+OH+suppression.">GNOSIS: the first instrument to use fiber Bragg gratings for OH suppression.</a> Astron. J. 145 (2), 51 (2013).</li><li>Content, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PRAXIS:+low+thermal+emission+high+efficiency+OH+suppressed+fiber+spectrograph.">PRAXIS: low thermal emission high efficiency OH suppressed fiber spectrograph.</a> Proc. SPIE. 9151, 91514W (2014).</li><li>Birks, T. A., Mangan, B. J., D&#236;ez, A., Cruz, J. L., Murphy, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+lantern'+spectral+filters+in+multi-core+fiber.">Photonic lantern' spectral filters in multi-core fiber.</a> Opt. Express. 20 (13), 13996-14008 (2012).</li><li>Askins, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inscription+of+fiber+Bragg+gratings+in+multicore+fiber.">Inscription of fiber Bragg gratings in multicore fiber.</a> BGPP. , JWA39 (2007).</li><li>Lindley, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Core-to-core+uniformity+improvement+in+multicore+fiber+Bragg+gratings.">Core-to-core uniformity improvement in multicore fiber Bragg gratings.</a> Proc. SPIE. 9151, 91515F (2014).</li><li>Lindley, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+uniform+multicore+fiber+Bragg+gratings.">Demonstration of uniform multicore fiber Bragg gratings.</a> Opt. Express. 22 (25), 31575-31581 (2014).</li><li>Tomaru, S., Yasu, M., Kawachi, M., Edahiro, T. V. A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VAD+single-mode+fiber+with+0.2+dB/km+loss.">VAD single-mode fiber with 0.2 dB/km loss.</a> Elec. Lett. 17 (2), 93-93 (1981).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

도 2 및도 3을 함께 격자를 작성할 때 연마 모세관 (PCT)을 도입하면 MCFBG 핵심 스펙트럼의 균일 성을 개선하기에 충분한 것으로 나타났다. 각인 프로세스의 나머지는 SMF 격자를 생성하고, 기존의 대부분의 FBG 작성 시스템에 사용할 수 확립 방법에서 크게 변하지 않는다. 따라서 프로토콜의 섹션 2에서 PCTs의 준비에 설명 된 바와 같이 MCFBG 균일 성을 향상시키기위한 가장 중?...

광섬유 브래그 격자 (FBG를)는 널리 때문에 그들이 응용 한 많은 수의 사용자 정의 할 수 있습니다 사실 협 대역 필터로 사용됩니다. 이들은 단일 파장의 억제에 한정되지 않는다; 복합 전송 스펙트럼은 비주기적인 굴절률의 변화 (2)를 이용하여 생성 될 수있다. 한 가지 제한은 주어진 격자 동안 억제되는 파장이 전파 상수에 의존하기 만 FBG를 단일 모드 광섬유 (SMF에)에 등재 될 수 있다는 것이다. 각 모드는 상이한 전파 상수를 갖는 다중 모드 광섬유 (MMF)에서, 각각의 모드에 대해 억제 파장이 상이하고, 따라서, 회절 격자는 단일 파장에서 강한 억제를 제공하지 않는다. 이 실험에 대한 자극은 천문학에서 온다. 보는 제한 조건 SMF로 직결 어렵고 비효율적이고; 극단적 인 적응 광학은 그래서 3을 수행해야합니다. 이 때문에, MMF의는 일반이다망원경 초점면 4에서 빛을 수집 할 때 ically를 사용합니다. 따라서 만 SMF를 이용할 수있는 기능을 유지하기 위해서는, 각 SMF MMF의 사이의 변환 효율이 필요하다. 이것은 광 랜턴, 테이퍼 전이 5 SMF를 통해 어레이에 연결된 다중 포트로 구성된 장치를 가능하게한다. 광자 롱은 SMF를 근적외선에서 관측 6 (OH 라디칼 및 다른 분자에 의한) 대기 배출 라인을 제거 FBG를 포함하는 그노시스 악기에 사용 하였다. 이 작업을 개별 단일 코어 SMF는 사용의 단점은 하나씩 쓰고 상당한 시간과 노력을 요구하는 수동 광 트레인에 개별적으로 접합해야한다는 것이다. 이 문서에서 설명 된 기술은 단일 - 모드 기능을 제공하는 더 복잡한 섬유 포맷을 사용하여 이러한 단점을 해결하기 위해 시도한다. 차세대 OH의 suppression 악기 PRAXIS 7은 멀티 코어 섬유 (MCFs)의 사용을 만들 것입니다. 이 섬유는 하나의 클래딩에 포함 된 단일 모드로 들어가 본 코어의 수를 포함합니다. 이 방법의 장점은 MCF가 얻어진 광 랜 컴팩트하고 견고한 독립적 인 부와 MMF로 테이퍼 질 수 있다는 것이다. 완성 된 악기에서 망원경에서 빛이 랜턴의 MMF 포트에 연결한다; 테이퍼 천이는 FBG를 통과 할 싱글 모드 코어에이 광을 분리한다. 나머지 광을 필터링 파장 검출기 상에 분산 된 후, 스펙트럼을 수집 하였다. 모든 코어가 단일 패스에서 내접 될 수있는 사용 MCFs 또한 기입 격자의 프로세스 속도. 그러나, 기록 처리는 모든 코어가 동일한 반사 특성을 가질 수 있도록하기 위해 수정되어야한다. 클래드의 곡면이 광섬유 브래그 격자, 입술의 사이드 기입 동안에 렌즈의 역할을하기 때문이다표준 사이드 기록 방법이 사용되는 경우, 각 코어에 전력과 방향으로 변하는 UV 필드 ulting. 따라서, 각 코어는 다른 송신 프로파일을 가질 것이고, 섬유는 단일 파장 8에서 강력한 억제를 제공하지 않을 것이다. 해군 연구소에서 그룹이 변화 (9)의 효과를 취소하기 위해 코어의 분포 감광성 수정 실험. 이러한 접근법을 사용하는 단점은 섬유 클래딩 크기, 코어 크기의 코어 및 화학 성분의 수의 조합마다 재 설계되어야한다는 것이다. 또한, 생성 된 설계에서 축 대칭의 부족은 MCF 효과적으로 원형 코어와 MMF로 테이퍼 질 수 없다는 것을 의미한다. 이 논문은 문제에 대한 다른 접근 방법의 자세한 사항 :이 평평한 표면을 통과 갖는 대신 곡선 클래딩에 직접 입사 됨으로써 섬유 내의 필드를 수정. 이 방법을 사용하는 것은 결과MCF의 디자인과 크기, 우리는 광 등불에 통합 할 특히 축 대칭 섬유의 다양한 양도 기술. 필요한 평면을 만들려면 MCF는 평면 외벽을 제공하기 위해 한쪽면에 접지 및 연마 된 UV-투명 모세관 내부에 배치됩니다. 후자는 직경이 ± 10 μm의 변화를 포함 할 수 있기 때문에 작은 차이는, 섬유 및 모세관 사이에 남아 있어야합니다. 표현 그림 1을 참조하십시오. 이 논문은 이러한 방식으로 광섬유 브래그 격자를 작성 가능한 개선의 예를 제공하기 위하여 실험 과정을 설명한다. 자세한 내용은 이전에 발행 된 시뮬레이션 (10)과 실험 결과 11를 참조하십시오. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53326/53326fig1.jpg" /> 연마 모세관 그림 1. 다이어그램 FBG 제품에 사용이온. MCF는 모세관 내부에 배치된다. 둘 사이의 격차가 작은하지만 직경이 작은 변화를 허용해야합니다. 위상 마스크를 통과 한 자외선 후 모세관의 평평한면을 통해 시스템에 들어갑니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53326/53326fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

<table><tbody><tr><td>Multicore fiber</td><td>Fujikura Ltd.</td><td></td><td>7 cores with diameter 5.5&amp;nbsp;&amp;micro;m, core separation 35&amp;nbsp;&amp;micro;m, hexagonally arranged within 125 &amp;micro;m cladding, NA = 0.177</td></tr><tr><td>Glass tapering machine</td><td>Vytran</td><td>GPX-3000</td><td></td></tr><tr><td>UV laser</td><td>Coherent</td><td>300 FreD Innova</td><td>Frequency doubled 244&amp;nbsp;nm, at least 150 mW output. CAUTION: eye damage; wear appropriate goggles</td></tr><tr><td>Phase mask</td><td>Lasiris</td><td>PM-244-1069.50-50.8</td><td>Custom component, 1069.50 nm grating period, 5.08 mm thickness</td></tr><tr><td>Capillary tubes</td><td>Polymicro</td><td>TSP200794</td><td>Inner diameter 200 &amp;micro;m, outer diameter 794 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>Lapping machine</td><td>Logitech</td><td>PM5</td><td>Combination grinder/polisher</td></tr><tr><td>UV-curable glue</td><td>Norland</td><td>NOA-61</td><td>Cures rapidly, removable with acetone</td></tr><tr><td>Microgrit</td><td>Eminess</td><td></td><td>Al&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;: 25 &amp;micro;m and 5 &amp;micro;m particle size</td></tr><tr><td>Polishing fluid</td><td>Eminess</td><td>ULTRA-SOL 500S</td><td>SF-500S-5, ULTRA-SOL 500S N/D, 5 GAL</td></tr><tr><td>Sodium hydroxide</td><td></td><td></td><td>0.004&amp;nbsp;M</td></tr><tr><td>Fiber cleaver</td><td>Vytran</td><td>LDC-400</td><td></td></tr><tr><td>Tunable laser</td><td>JDS Uniphase</td><td>SWS15101</td><td></td></tr><tr><td>IR Camera</td><td>Xenics</td><td>XEVA-1429</td><td>320x256 pixel, 16 bit resolution</td></tr><tr><td>Oven</td><td>Thermoline Scientific</td><td>LDO-030N</td><td>For annealing at T = 110&amp;nbsp;&amp;deg;C</td></tr><tr><td>Hydrogen gas</td><td>BOC</td><td></td><td>For hydrogenating fiber. CAUTION: flammable, pressurised gas</td></tr><tr><td>Nitrogen gas</td><td>BOC</td><td></td><td>Booster for hydrogenation. CAUTION: pressurised gas</td></tr><tr><td>Acetone</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Razor blades</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

writing bragg gratings in multicore fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

이 기술의 효과는 최고와 모세관없이 노광 결과 다심 광섬유 브래그 격자 (MCFBGs)를 비교하여 설명된다. 개별적으로 2 MCF는 SMF를위한 표준 방법을 이용하여 노광 7 코어의 투과 특성을 나타낸다 다른 색상으로 표시 핵심 스펙트럼. 가 최소 오버랩이 억제 파장 사이에, 코어 # 5가 얕은 노치 결과 강한 노출을 받았다. 두 효과는 기록 과정에서 섬유 내...

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Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

멀티 코어 섬유에 브래그 격자를 작성

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

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Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

빛의 통과 앤더슨 현지화 무질서 폴리머 광섬유의 제조 및 특성

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

연구

공학

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing its free spectral range (FSR), the module is put in parallel with a fiber taper-microcavity system and then calibrated through isolating and eliminating random shifts in the laser frequency (i.e. laser jitter noise). To realize the taper-microcavity junction and to maximize the optical power that is transferred to the resonator, a single-mode optical fiber waveguide is pulled. Solutions containing polystyrene nanobeads are then prepared and flown to the microcavity in order to demonstrate the system&#8217;s ability to sense binding to the surface of the microcavity. Data is post-processed via adaptive curve fitting, which allows for high-resolution measurements of the quality factor as well as the plotting of time-dependent parameters, such as resonant wavelength and split frequency shifts. By carefully inspecting steps in the time-domain response and shifting in the frequency-domain response, this instrument can quantify discrete binding events.

A reference interferometer technique, which is designed to remove undesirable laser jitter noise for nanodetection, is utilized for probing an ultra-high quality factor microcavity. Instructions for assembly, setup, and data acquisition are provided, alongside the measurement process for specifying the cavity quality factor.

Nanodetection에 대한 참조 간섭계의 구현

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

펨토초 레이저에 의한 절제를 사용하여 나노 섬유에 1-D 광자 크리스탈 캐비티의 제작

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

A Random-displacement Measurement by Combining a Magnetic Scale and Two Fiber Bragg Gratings

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed and characterized a temperature-independent fiber Bragg grating (FBG)-based random-displacement sensor that adopts a magnetic scale as a novel transferring mechanism. By detecting shifts of two FBG center wavelengths, a full-range measurement can be obtained with a magnetic scale. For identification of the clockwise and counterclockwise rotation direction of the motor (in fact, the direction of movement of the object to be tested), there is a sinusoidal relationship between the displacement and the center wavelength shift of the FBG; as the anticlockwise rotation alternates, the center wavelength shift of the second FBG detector shows a leading phase difference of around 90&#176; (+90&#176;). As the clockwise rotation alternates, the center wavelength shift of the second FBG displays a lagging phase difference of around 90&#176; (-90&#176;). At the same time, the two FBG-based sensors are temperature independent. If there is some need for a remote monitor without any electromagnetic interference, this striking approach makes them a useful tool for determining the random displacement. This methodology is appropriate for industrial production. As the structure of the whole system is relatively simple, this displacement sensor can be used in commercial production. In addition to it being a displacement sensor, it can be used to measure other parameters, such as velocity and acceleration.

A protocol to create a full-range linear displacement sensor, combining two packaged fiber Bragg grating detectors with a magnetic scale, is presented.

자기 눈금과 두 개의 광섬유 브래그 격자를 결합하여 무작위 변위 측정

Long-distance displacement measurements using optical fibers have always been a challenge in both basic research and industrial production. We developed ...

A Silicon-tipped Fiber-optic Sensing Platform with High Resolution and Fast Response

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This FOSP relies on a silicon Fabry-Perot interferometer (FPI) attached to the fiber end, referred to as Si-FOSP in this work. The Si-FOSP generates an interferogram determined by the optical path length (OPL) of the silicon cavity. Measurand alters the OPL and thus shifts the interferogram. Due to the unique optical and thermal properties of the silicon material, this Si-FOSP exhibits an advantageous performance in terms of sensitivity and speed. Furthermore, the mature silicon fabrication industry endows the Si-FOSP with excellent reproducibility and low cost toward practical applications. Depending on the specific applications, either a low-finesse or high-finesse version will be utilized, and two different data demodulation methods will be adopted accordingly. Detailed protocols for fabricating both versions of the Si-FOSP will be provided. Three representative applications and their according results will be shown. The first one is a prototype underwater thermometer for profiling the ocean thermoclines, the second one is a flow meter to measure flow speed in the ocean, and the last one is a bolometer used for monitoring exhaust radiation from magnetically confined high-temperature plasma.

This work reports an innovative silicon-tipped fiber-optic sensing platform (Si-FOSP) for high-resolution and fast-response measurement of a variety of physical parameters, such as temperature, flow, and radiation. Applications of this Si-FOSP span from oceanographic research, mechanical industry, to fusion energy research.

높은 해상도와 빠른 응답 실리콘 밀고 광 감지 플랫폼

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This ...

Optimized Sealing Process and Real-Time Monitoring of Glass-to-Metal Seal Structures

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to demonstrate a novel protocol to characterize and measure residual stress in a glass-to-metal seal structure without destroying the insulation and hermeticity of sealing materials. In this research, a femto-laser inscribed fiber Bragg grating sensor is used. The glass-to-metal seal structure that is measured consists of a metal shell, sealing glass, and Kovar conductor. To make the measurements worthwhile, the specific heat treatment of metal-to-glass seal (MTGS) structure is explored to obtain the model with best hermeticity. Then, the FBG sensor is embedded into the path of sealing glass and becomes well-fused with the glass as the temperature cools to RT. The Bragg wavelength of FBG shifts with the residual stress generated in sealing the glass. To calculate the residual stress, the relationship between Bragg wavelength shift and strain is applied, and the finite element method is also used to make the results reliable. The online monitoring experiments of residual stress in sealing glass are carried out at different loads, such as high temperature and high pressure, to broaden functions of this protocol in harsh environments.

Key procedures to optimize the sealing process and achieve real-time monitoring of the metal-to-glass seal (MTGS) structure are described in detail. The embedded fiber Bragg grating (FBG) sensor is designed to achieve online monitoring of temperature and high-level residual stress in the MTGS with simultaneous environmental pressure monitoring.

최적화된 밀봉 공정 및 유리-금속 씰 구조의 실시간 모니터링

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to ...

Optimizing Brillouin Optical Time-Domain Analyzers Based on Gain Spectrum Engineering

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is superimposed with two symmetric Brillouin loss spectra (BLS). This leads to a complex engineered spectrum shape that is more resistant to the sensing system noise. Instead of only one pump and probe interaction as in the conventional BOTDA setup, three optical probe waves are exploited, with one probe located in the BGS and the other two symmetrically in the BLS. Due to the resistance and insensitivity of the engineered spectrum shape to the noise, the sensing performance is enhanced by 60% and the measurand resolution is doubled.

<meta charset="utf8"></head><body>Gain Spectrum Engineering을 기반으로 한 Brillouin Optical Time-Domain Analyzer 최적화

A protocol for Brillouin optical time-domain analyzers based on gain spectrum engineering is presented. Enhancements in the sensing performance, including sensing range and measurand resolution are achieved and the excess Brillouin intensity noise is studied. The protocol introduces a new way to enhance distributed Brillouin sensing performance.

Gain Spectrum Engineering을 기반으로 한 Brillouin Optical Time-Domain Analyzer 최적화

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is ...

Preparation of Extracellular Matrix Protein Fibers for Brillouin Spectroscopy

Brillouin spectroscopy is an emerging technique in the biomedical field. It probes the mechanical properties of a sample through the interaction of visible light with thermally induced acoustic waves or phonons propagating at a speed of a few km/sec. Information on the elasticity and structure of the material is obtained in a nondestructive contactless manner, hence opening the way to in vivo applications and potential diagnosis of pathology. This work describes the application of Brillouin spectroscopy to the study of biomechanics in elastin and trypsin-digested type I collagen fibers of the extracellular matrix. Fibrous proteins of the extracellular matrix are the building blocks of biological tissues and investigating their mechanical and physical behavior is key to establishing structure-function relationships in normal tissues and the changes which occur in disease. The procedures of sample preparation followed by measurement of Brillouin spectra using a reflective substrate are presented together with details of the optical system and methods of spectral data analysis.

We present a protocol for the application of Brillouin light scattering spectroscopy to elastin and trypsin-purified type I collagen fibers of the extracellular matrix to extract their full elastic properties.

브릴 루앙 분광학에 대한 세포 외 기질 단백질 섬유의 제조

Brillouin spectroscopy is an emerging technique in the biomedical field. It probes the mechanical properties of a sample through the interaction of ...

멀티 코어 섬유에 브래그 격자를 작성

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

빛의 통과 앤더슨 현지화 무질서 폴리머 광섬유의 제조 및 특성

Nanodetection에 대한 참조 간섭계의 구현

제작 및 미세 유체 광 기계 발진기의 테스트

펨토초 레이저에 의한 절제를 사용하여 나노 섬유에 1-D 광자 크리스탈 캐비티의 제작

자기 눈금과 두 개의 광섬유 브래그 격자를 결합하여 무작위 변위 측정

높은 해상도와 빠른 응답 실리콘 밀고 광 감지 플랫폼

최적화된 밀봉 공정 및 유리-금속 씰 구조의 실시간 모니터링

Gain Spectrum Engineering을 기반으로 한 Brillouin Optical Time-Domain Analyzer 최적화

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멀티 코어 섬유에 브래그 격자를 작성

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