Name: writing bragg gratings in multicore fibers
Uploaded: 2016-04-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 48 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers at JoVE.com

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.

Cilalı Kılcal Tüpler hazırlanması 1. (ANFF OptoFab) <ol><li> yakın elyaf çapı eşleşen iç çapı ile cam kılcal boruları elde edilir. iyi performans, boyut olarak daha yakın fakat kılcal kanal büyüklüğü, bir ± 10 um varyasyonu için izin olduğundan emin olun. kılcal tüpler herhangi koruyucu kaplama çıkarın. tüpler zarar vermeden bunları kaldırmak için bir jilet ile kaplamaların traş. </li><li> Gerekirse küçük bir çapa kılcal tüpler Konik. Varsa bir bilgisayar kontrollü otomatik sivri makinesi kullanın. <ol><li> her iki ucunda da kelepçeler ile bir boru uzunluğunu elde edin. </li><li> kelepçeler arasında yer alan bir sıcak tel kullanılarak çapı etrafında eşit ergime noktası için kılcal ısıtın. </li><li> İstenen uzunlukta küçük çapa konik kadar sabit bir gerilim ile ısıtma elemanı boyunca kılcal çizin. </li></ol></li><li> yaklaşık olarak eşit uzunlukta wi içine kılcal tüp Kesilmişcam kesme aleti th. Bu amaçlanan ızgara uzunluğundan daha uzun ancak kullanılan parlatma ekipmanları sığacak kadar küçük en az 2 cm olduğundan emin olun. Not: Bu deney için, 7 cm bir kılcal uzunluğu kullanılmıştır. </li><li> UV-kurutmalı tutkal kullanarak cam diski kılcal uzunlukları 8-10 takın. alıştırma / cila makinesi ile uyumlu bir jig üzerine cin takın. </li><li> düz bir yüzeye kılcal tüpler maruz duvarlar öğütmek için alıştırma / parlatma makinesi kullanın. DİKKAT: gevşek kum teneffüs etmeyin. Not: Aşındırıcı elemanı ters-osmoz saf su bir süspansiyona Al 2 O 3&#39;dür. <ol><li> Kılcal duvarın kalan kalınlığı yaklaşık 70 mikron kadar 25 mikron zımpara kağıdı kullanın. kaldırıldı miktarı öğütme ve dolayısıyla sırasında jig yer değiştirmesine ölçmek için bir mikrometre kullanın. </li><li> 5 mikron kum geçin ve duvarın kalan kalınlığı yaklaşık 50 mikron kadar eziyet. </li></ol&gt; </li><li> alkalin dağılma (NaOH) yüksek saflıkta kolloidal silika ile en az 3 saat süreyle basık parlatmak için alıştırma / parlatma makinesi kullanın. Not: Bu, optik kalite yüzeyi geri. silika çözeltisi parlatma 3 kısım 1 kısım 0.004 M NaOH eklenerek katılaşmasını önlenebilir. </li><li> aseton içinde gece boyunca ıslatarak tutma diski kılcal tüpler ayırın. </li><li> Duvar kalınlığı kontrol etmek için 10X büyütme ile mikroskop altında her iki ucunda kılcal tüpler inceleyin. Not: Kaliteli kılcal uzunluğu boyunca üniform ince (~ 50 mikron) duvar olacaktır. </li></ol> Gratings 2. oluşturulması <ol><li> ışığa geliştirmek için MCF hidrojene. <ol><li> kapalı bir hava geçirmez bir bölme içine hidrojenlenecek liflerin yerleştirin. DİKKAT: odasını emin olun güvenli dolayı basınçlı gazların varlığı cıvatalı. </li><li> Odasına yüksek saflıkta H 2 pompa. Kullanım N2 </Bir güçlendirici olarak alt&gt; gaz basıncını artırmak için. </li><li> Uzun bir süre için oda içinde elyafların boş: 300 bar ve oda sıcaklığında 2 hafta ya da 380 bar ve 80 ° C&#39;de 3 gün. </li><li> bölmesinden havalandırma gazı sebep olmaktadır ve lifler çıkarın. DİKKAT: room emin olun iyi havalandırılan. Gazlar H 2 durumunda asfiksanlar veya yangın riski olarak hareket edebilir. </li><li> sıcaklık ile bir dondurucu içinde liflerin edin -70 ° C ya da altında kullanıldıkları kadar. Bu hidrojen gaz çıkması hızını yavaşlatır ve artan ışığa korur. </li></ol></li><li> MCF koruyucu kaplama şerit. Şerit MCFs standart SMF lif striptizci ile SMFs aynı boyutta; Aksi takdirde bir jilet ile kaplama traş. ızgara tüm yol fiber sonuna kadar, yazılacak olan bölgeden kaplama çıkarın. </li><li> kılcal tüp içine lif sıyrılmış ucunu yerleştirin ve b bölgeyi kaplayacak şekilde fiber boyunca tüp slayt<html> e yazılı. </li><li> UV koruyucu gözlük koymak. faz maskesi doğru açılı kılcal tüpün düz tarafı ile, faz maskesi tutan hareketli sahnede lif monte edin. hasara neden olabilir, bu da maskeyi kendisi dokunarak lif maske tarafından oluşturulan girişim deseni içinde konumlandırılmış değil, emin olun. </li><li> kiriş faz maskesi düz bir yüzeye dik olacak şekilde 244 nm lazer hizalayın. fiber lazer gücünün en az 90 mW almasını sağlamak. </li><li> 0.25 mm / dakika arasında bir oranda, gelen ışına göre birlikte lif ve faz maskesi hareket UV girişim desenine fiber 4 cm&#39;lik bir uzunlukta serbest kalırlar. </li><li> liften kılcal tüp kaldırmak. </li><li> Dalga boyu yanıt stabilize 20 saat 110 ° C de ızgara tavlanması. ızgara yaklaşık üç gün boyunca tek başına stabilize edecek gibi bu adım isteğe bağlıdır, ancak tavlama hızlı işlem yapar: Not. </li></ol>Spectra e_title &quot;&gt; 3. Analiz <ol><li> Her iki elyaf uçlarının bölmektedir. Kullanıcı, bir düz uç yüzey sağlamak için lif çapı ve gerilimi, her iki set için izin veren bir elyaf balta kullanın. </li><li> yaklaşık Bragg dalga boyuna uyumlu merkezi bir dalga boyuna sahip ayarlanabilir bir lazer kullanılarak lifin bir ucunu aydınlatır. </li><li> görüntülemek ve fiber çıkış kayıt kontrol yazılımı ile bir PC&#39;ye bir CCD kamera bağlayın. Görüntü tüm çekirdekler birden CCD piksel kapsayacak emin olmak için kamera önünde 50X büyütme ile mikroskop objektif lens kullanarak CCD kamera ile fiber çıkış. Not: Aşağıdaki 3.4.1 adımları - 3.5.5 yazarları tarafından kullanılan özel yazılım özgüdür ve spektrumları yakalama yalnızca bir yöntemi temsil etmektedir. <ol><li> onlar kontrol yazılımı resimde gözüken olarak çekirdek merkezleri tıklayarak her çekirdeğe gelen piksel bir dairesel bölge seçin. &#39;Uzunluk veya Çap &amp; piksel birimlerinin çekirdek çapını girin# 39; alanı. </li><li> Seçilen bölgeler için kamera tarafından kaydedilen piksel değerlerini kaydedin. Bu dalga boyunda toplam verimi ölçmek için belirli bir çekirdeği kapsayan tüm pikseller için değerlerin toplamını. </li></ol></li><li> Gözlemler ve Bulgu Toplanması otomatik şekilde kontrol bilgisayara ayarlanabilir lazer bağlayın. <ol><li> &#39;Start Dalgaboyu&#39; alanına bir dalgaboyu Bragg dalga boyunun altında yaklaşık 5 nm girin. </li><li> 0.01 nm lazer dalga boyu artışı Set &#39;Scan - Adım&#39; alanına. Not: Ölçümler kaydedilir ve bir sonraki dalga boyu adımı meydana edilmeden önce bu lazer uygulaması her dalga boyunda kararlı yani en az 300 msn adımlar arasındaki gecikmeyi ayarlayın. </li><li> &#39;End Dalgaboyu&#39; alanında Bragg dalga boyu daha yaklaşık 5 nm büyük bir dalga boyuna girin. </li><li> tanımlanan Başlangıç ​​Dalgaboyu için lazer ayarlamak için &quot;Otomatik Tarama &#39;düğmesine tıklayın ve dede seçilen artış ile dalga boyunu artırmaklar zaman aralıklarında. </li><li> Her dalga boyu adımı için her çekirdek aracılığıyla iletilen yoğunluğu kaydedin. seçeneği &#39;Metin Kaydet Dosya&#39; sağlayarak bir metin dosyasına hesaplanan değerler ihracat. </li></ol></li><li> tarama al en az 3 kez tekrarlayın ve bütün çalışır gelen verilerin ortalamasını. </li><li> her çekirdek spektrumları bir dizi oluşturmak için Plot dalga boyu karşı güç aktarılır. <ol><li> Aynı bastırma özelliklerine sahip olup olmadığını teyit etmek için her çekirdek spektrumları karşılaştırın. Her ızgara maçın orta dalga boyu, derinliği ve bant genişliği kontrol edin. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<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.

Şekil 2 ve 3 bir araya ızgaralar yazarken perdahlı kılcal tüp (PCT) verilmesi MCFBG çekirdek spektrumları üniformluğunu artırmak için yeterli olduğunu göstermektedir. yazıt sürecinin geri kalanı SMF ızgaralar oluşturma ve varolan çoğu AKŞ yazı sistemleri ile kullanılabilir kurulan yöntemler büyük ölçüde değişmez. Bu nedenle protokolün 2. bölümünde PCT&#39;lerin hazırlanması belirtilen MCFBG tekdüzelik geliştirmek için en kritik öneme sahiptir. En...

Fiber Bragg ızgaralar (FBGs) yaygın nedeni onlar uygulamalar 1 çok sayıda için özelleştirilebilir aslında dar filtreler olarak kullanılırlar. Bunlar, tek dalga boyu bastırılması ile sınırlı değildir; Karmaşık iletim spektrumu periyodik olmayan kırılma indisi varyasyonları 2 kullanımı ile oluşturulabilir. Bir sınırlama, belirli bir rendeleme süre için bastırılır dalga yayılımı sabitine bağlı olarak FBGs yalnızca tek modlu fiber (SMFs) içinde yazılı olmasıdır. Her mod farklı bir yayılım sabiti olan bir çok modlu fiber (MMF), ise, her mod için bastırılmış dalga boyu farklı ve dolayısıyla ızgara herhangi bir tek dalga boyunda güçlü bastırma vermez. Bu deney için itici güç astronomi geliyor. görme sınırlı koşullar altında, SMF direkt birleştirme zordur ve verimsiz olduğu; Aşırı uyarlamalı optik yani 3 yapmak için gereklidir. Bu nedenle, MMFs tipik olarakteleskopun odak düzleminde 4 ışık toplarken ically kullanılır. Bu nedenle, sadece SMFs kullanılabilir özelliğe tutmak amacıyla, SMFs ve MMFs arasında etkili dönüştürme için gereklidir. Bu fotonik fener, konik geçiş 5 ile SMFs bir diziye bağlı olan bir çoklu bağlantı oluşan bir cihaz ile mümkün olmaktadır. Fotonik fenerler SMFs yakın kızılötesi gözlemler 6 (OH radikalleri ve diğer moleküllerin neden olduğu) atmosfer emisyon çizgilerini kaldırmak FBGs ihtiva ettiği Gnosis&#39;in enstrüman, kullanılmıştır. Bu görev için bireysel, tek çekirdekli SMFs kullanmanın sakıncaları da teker teker yazılı ve önemli bir zaman ve manuel çaba gerektiren, optik trene tek tek eklenmiş olması gerektiğini vardır. Bu makalede açıklanan teknik tek modlu işlevselliği sağlamak için daha karmaşık bir lif biçimini kullanarak bu eksiklikleri gidermek için çalışır. Yeni nesil OH SUPPRsalgılamanın enstrüman PRAXIS 7 çok çekirdekli fiberlerin (MCFs) kullanımını yapacaktır. Bu lifler, tek bir kaplama içine gömülü tek moded çekirdek herhangi bir sayıda içerebilir. Bu yaklaşımın avantajı MCF sonuçlanan fotonik fener kompakt ve sağlam kendi kendine yeten birim olmanın bir MMF içine konik olmasıdır. tamamlanan enstrümanda, teleskop ışık fener MMF portuna bağlanmış olacak; Konik geçiş o FBGs geçecek tek modlu çekirdek içine bu ışık ayıracaktır. geri kalan açık filtre dalga boyu detektörü üzerine dağılmış sonra spektrumu toplanmıştır. tüm çekirdekler tek geçişte yazılı edilebilir kullanarak MCFs da, yazma ızgaraların sürecini hızlandırır. Bununla birlikte, yazma işlemi tüm çekirdekler aynı yansıtma özelliklerine sahip olmasını sağlamak için, modifiye edilmelidir. kaplama kavisli yüzey FBGs, res yan yazma sırasında bir lens gibi davranır çünkü buStandart yan yazma yöntemi kullanıldığı takdirde her özünde güç ve yönde değişen bir UV alanında ulting. Dolayısıyla her bir çekirdek farklı bir iletim profiline sahip olacaktır, ve fiber tek dalga boyunda 8 güçlü bastırma vermeyecektir. Donanma Araştırma Laboratuarında bir grup, bu varyasyonun 9 etkilerini iptal etmek için çekirdeklerin dağılımı ve ışığa değiştirerek denedi. Bu tür bir yaklaşım kullanarak olumsuz bir elyaf kaplaması boyutu, ana boyutu, çekirdek ve kimyasal bileşimin numarası her kombinasyonu için yeniden zorunluluğudur. Buna ek olarak, sonuçta elde edilen tasarımlarda eksenel simetrisi olmaması MCF etkili dairesel iç kısım ile MMF olarak azaltılarak anlamına gelir. Bu yazıda sorununa farklı bir yaklaşım detayları: o düz bir yüzeye geçmek zorunda yerine kavisli kaplama doğrudan olayı kalarak lif içinde alanını değiştirerek. Bu yaklaşımı kullanarak, bir sonuçlanırMCF tasarımları ve boyutları, biz fotonik fenerler içine dahil olmak isteyen eksenel simetrik elyaflar çeşitli aktarılabilir tekniği. Gerekli düz bir yüzey oluşturmak için MCF yassı bir dış duvar elde bir tarafında şasiye ve cilalı bir UV-transparan kılcal tüp içine yerleştirilir. İkinci çapı ± 10 mikron varyasyonları içerebilir çünkü küçük bir boşluk, lif ve kılcal arasında bırakılmalıdır. Bir temsili için Şekil 1&#39;e bakınız. Bu yazıda bu şekilde FBGs yazma ve olası gelişmeler örneklerini sunmak için deneysel prosedür anlatacağız. Daha fazla bilgi için daha önce yayınlanan simülasyonları 10 ve deney sonuçlarını 11 bkz. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53326/53326fig1.jpg" /> Parlatılmış kılcal tüp Şekil 1. diyagram FBG üründe kullanılanİyon. MCF kılcal tüp içine yerleştirilir. ikisi arasındaki boşluk küçük ancak çapı küçük varyasyonlar için izin vermelidir. Faz maske geçti UV ışığı daha sonra kılcal tüpün düz tarafı ile sisteme girer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53326/53326fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</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.

Bu tekniğin etkinliği iyi ve kılcal olmayan maruz kalma gibi çok çekirdekli fiber Bragg ızgaraları (MCFBGs) karşılaştırma ile ortaya konmuştur. Bireysel ile 2 MCF SMFs için standart yöntem kullanılarak ortaya 7 iç iletimi özelliklerini göstermektedir farklı renklerle temsil çekirdek spektrumları. Orada en az örtüşme bastırılmış dalga boyları arasında ve çekirdek 5. sığ çentik sonuçlanan zayıf poz aldı. Her iki etkiler...

Watch this Scientific Journal Video about Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers at JoVE.com

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.

Çok çekirdekli Fibers Bragg Izgaralar Yazma

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

writing-bragg-gratings-in-multicore-fibers

Research

JoVE Journal

Engineering

8.1K Görüntüleme.  University of Sydney. 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.

Video: Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

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.

Işık Enine Anderson lokalizasyonu Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı ve Karakterizasyonu

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

Mühendislik

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.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

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.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

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.

Femtosaniye Lazer kaynaklı Ablasyonu kullanarak nanolif 1-D Fotonik Kristal Kavitenin Fabrikasyon

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.

Manyetik Ölçek ve İki Fiber Bragg Gratings Birleştirerek Rastgele Yer Değiştirme Ölçümü

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.

Silikon uçlu Fiber Optik algılama peron ile yüksek çözünürlüklü ve hızlı tepki

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.

Camdan Metale Sızdırmazlık Yapılarının Optimize Edilmiş Sızdırmazlık Süreci ve Gerçek Zamanlı İzlemesi

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.

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.

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.

Brillouin Spektroskopisi için Ekstraselüler Matriks Proteini Elyaf Hazırlama

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

Biyomühendislik

Transmission of Multiple Signals through an Optical Fiber Using Wavefront Shaping

The transmission of multiple independent optical signals through a multimode fiber is accomplished using wavefront shaping in order to compensate for the light distortion during the propagation within the fiber. Our methodology is based on digital optical phase conjugation employing only a single spatial light modulator, where the optical wavefront is individually modulated at different regions of the modulator, one region per light signal. Digital optical phase conjugation approaches are considered to be faster than other wavefront shaping approaches, where (for example) a complete determination of the wave propagation behavior of the fiber is performed. In contrast, the presented approach is time-efficient since it only requires one calibration per light signal. The proposed method is potentially appropriate for spatial division multiplexing in communications engineering. Further application fields are endoscopic light delivery in biophotonics, especially in optogenetics, where single cells in biological tissue have to be selectively illuminated with high spatial and temporal resolution.

We demonstrate the transmission of multiple independent signals through a multimode fiber using wavefront shaping employing a single spatial light modulator. By modulating the wavefront for each signal individually, spatially separated foci are transmitted. Potential applications are multiplexed data transfer in communications engineering and endoscopic light delivery in biophotonics.

Wavefront Şekillendirme kullanarak bir Fiber Optik aracılığıyla Çoklu Sinyalleri İletim

The transmission of multiple independent optical signals through a multimode fiber is accomplished using wavefront shaping in order to compensate for the ...