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.

1. Herstellung von Poliert Kapillarröhrchen (ANFF OptoFab) <ol><li> Erhalten Glaskapillarröhren mit Innendurchmesser eng abgestimmt auf Faserdurchmesser. Je näher sich in Größe, desto besser ist die Leistung, aber sicherzustellen, dass eine ± 10 &amp; mgr; m Variation in Kapillargröße für zulässig. Entfernen Sie alle Schutzschichten aus den Kapillaren. Abrasieren Beschichtungen mit einer Rasierklinge, sie zu entfernen, ohne die Rohre zu beschädigen. </li><li> Verjüngen sich die Kapillarröhrchen auf einen kleineren Durchmesser, falls erforderlich. Verwenden Sie eine computergesteuerte Maschine automatische Verjüngungs falls vorhanden. <ol><li> Sichern eine Rohrlänge mit Klammern an jedem Ende. </li><li> Erhitzen Sie die Kapillare Punkt gleichmäßig um seinen Durchmesser zu Schmelzen eines Hot-Filament mit zwischen den Klammern befindet. </li><li> Zeichnen Sie die Kapillare durch das Heizelement mit einer konstanten Spannung, bis die gewünschte Länge zu einem kleineren Durchmesser verjüngt ist. </li></ol></li><li> Schneiden Sie die Kapillare in ungefähr gleiche Längen with eine Glasschneidewerkzeug. Sicherzustellen, dass diese mindestens 2 cm länger als die Gitterlänge bestimmt, aber klein genug, um innerhalb der Polierausrüstung verwendet zu passen. HINWEIS: Für dieses Experiment wurde eine Kapillarlänge von 7 cm verwendet wurde. </li><li> Bringen 8-10 der Kapillarleitungslängen zu einem Glas Puck UV-härtbaren Klebstoff verwendet wird. Installieren Sie den Puck auf eine Spannvorrichtung kompatibel mit dem Plätschern / Poliermaschine. </li><li> Verwenden Sie das Plätschern / Poliermaschine die freiliegenden Wände der Kapillaren auf einer ebenen Fläche zu schleifen. ACHTUNG: nicht einatmen lose Splitt. Hinweis: Das Schleifelement ist Al 2 O 3 in einer Suspension von Umkehrosmose gereinigtes Wasser. <ol><li> Verwenden 25 um grit, bis die verbleibende Dicke der Kapillarwand etwa 70 um beträgt. Verwenden eines Mikrometers die Verschiebung der Spannvorrichtung zu messen, während des Schleifens und somit die Menge, die entfernt worden ist. </li><li> Schalter bis 5 um grit und schleifen, bis die verbleibende Dicke der Wand etwa 50 um beträgt. </li></ol&gt; </li><li> Verwenden Sie das Läppen / Polieren Maschine die abgeflachte Oberfläche für mindestens 3 h mit hochreinem kolloidales Siliciumdioxid in alkalischen Dispersion (NaOH) zu polieren. Hinweis: Diese stellt die Oberfläche optischer Qualität. Die Kieselsäure kann eine Verfestigung durch Zugabe von 1 Teil 0,004 M NaOH auf 3 Teile Polieren Lösung verhindert werden. </li><li> Trennen Sie die Kapillaren von der Halte Puck über Nacht in Aceton Einweichen. </li><li> Untersuchen Sie die Kapillaren an beiden Enden unter einem Mikroskop mit 10-facher Vergrößerung der Wandstärke zu überprüfen. Hinweis: Eine gute Qualität Kapillare, die eine gleichmäßige dünne (~ 50 &amp; mgr; m) Wand entlang ihrer Länge haben. </li></ol> 2. Schaffung von Roste <ol><li> Hydrieren die MCF Lichtempfindlichkeit zu erhöhen. <ol><li> Legen Sie die Fasern hydriert in einem versiegelten luftdichten Kammer zu werden. ACHTUNG: Sicherstellen, dass die Kammer sicher aufgrund der Anwesenheit von Druckgasen verschraubt. </li><li> Pumpe hoher Reinheit H 2 in die Kammer. Verwenden N 2 </sub&gt; Gas als Booster Druck zu erhöhen. </li><li> Lassen Sie die Fasern im Inneren der Kammer für einen längeren Zeitraum: 2 Wochen bei 300 bar und Raumtemperatur, oder 3 Tage bei 380 bar und 80 ° C. </li><li> Entlüftungs die Gase aus der Kammer zu entfernen und die Fasern. ACHTUNG: Achten Sie darauf, den Raum gut belüftet ist. Gase können als Erstickungsgase oder Brandgefahr im Falle von H 2 handeln. </li><li> Halten der Fasern in einem Gefriergerät mit der Temperatur -70 ° C oder darunter, bis sie verwendet werden. Dies verlangsamt die Geschwindigkeit der Wasserstoff Ausgasen und bewahrt die erhöhte Lichtempfindlichkeit. </li></ol></li><li> Isolieren Sie die Schutzschicht von der MCF. Streifen MCFs die gleiche Größe wie SMFs mit einem Standard-stripper SMF-Faser; sonst die Beschichtung mit einer Rasierklinge rasieren. Entfernen der Beschichtung von dem Bereich, wo das Gitter geschrieben werden soll, den ganzen Weg bis zum Ende der Faser. </li><li> Führen Sie das abisolierte Ende der Faser in das Kapillarrohr und schieben Sie das Rohr entlang der Faser, so dass sie die Region bedeckt zu b<html> e bezeichnet. </li><li> Setzen Sie auf UV-Schutzbrille. Montieren Sie die Faser auf der beweglichen Bühne, die die Phasenmaske, mit der flachen Seite des Kapillarrohrs abgewinkelt in Richtung der Phasenmaske hält. Sicherstellen, dass die Faser innerhalb des Interferenzmusters von der Maske erzeugt positioniert ist, jedoch nicht die Maske berührt selbst, da dies zu Beschädigungen führen kann. </li><li> Ausrichten der 244 nm-Laser, so dass der Strahl senkrecht zu der flachen Oberfläche der Phasenmaske ist. Stellen Sie sicher, dass die Faser mindestens 90 mW Laserleistung erhält. </li><li> Belichten eine 4 cm Länge der Faser mit dem UV-Interferenzmuster, das durch die Faser und der Phasenmaske mit Bezug auf den einfallenden Strahl mit einer Geschwindigkeit von 0,25 mm / min bewegt. </li><li> Entfernen Sie die Kapillare aus der Faser. </li><li> Tempern das Gitter bei 110 ° C für 20 h die Wellenlängenantwort zu stabilisieren. Anmerkung: Dieser Schritt ist optional, da das Gitter selbst im Laufe von etwa 3 Tage zu stabilisieren, aber Annealing macht das Verfahren schneller. </li></ol>e_title &quot;&gt; 3. Die Analyse der Spektren <ol><li> Spalten beide Enden der Faser. Verwenden Sie eine Faser-Spalter, die der Benutzer beide Faserdurchmesser einstellen können und Spannung eine flache Stirnfläche zu gewährleisten. </li><li> Ausleuchten einem Ende der Faser einen abstimmbaren Laser mit einer Zentralwellenlänge etwa abgestimmt auf die Bragg-Wellenlänge verwendet wird. </li><li> Schließen Sie eine CCD-Kamera an einen PC mit Steuersoftware anzuzeigen und die Faserausgang aufzuzeichnen. Bild der Faserausgang mit der CCD-Kamera, eine Mikroskopobjektivlinse mit 50-facher Vergrößerung vor der Kamera, um sicherzustellen, dass alle Kerne mehrere CCD-Pixel abzudecken. Hinweis: Die folgenden Schritte 3.4.1 - 3.5.5 sind spezifisch für die kundenspezifische Software, die von den Autoren verwendet und stellen nur eine Methode von Spektren zu erfassen. <ol><li> Wählen Sie ein kreisförmiger Bereich von Pixeln jedes Kerns entspricht, der durch Klicken auf den Zentren der Kerne, wie sie in dem Bild in der Steuersoftware angezeigt. Geben Sie den Durchmesser der Kerne in Einheiten von Pixeln in der &#39;Länge oder Durchmesser u# 39; Feld. </li><li> Notieren Sie sich die Pixelwerte von der Kamera für die ausgewählten Regionen registriert. Zusammengefasst, die Werte für alle Pixel einen gegebenen Kern für den Gesamtdurchsatz bei dieser Wellenlänge zu quantifizieren. </li></ol></li><li> Schließen Sie den abstimmbaren Laser auf dem Steuerungs-PC, so dass Beobachtungen und Datenerfassung kann automatisiert werden. <ol><li> Geben Sie eine Wellenlänge ungefähr 5 nm unterhalb der Bragg-Wellenlänge in der &#39;Start Wavelength&#39; Feld. </li><li> Stellen Sie die Wellenlänge Schritt des Lasers auf 0,01 nm im &#39;Scan - Step&#39; Feld. Hinweis: die Verzögerung zwischen den Schritten zu mindestens 300 msec, so daß die Laserwirkung bei jeder Wellenlänge stabil ist, bevor die Messungen aufgezeichnet werden und der nächste Schritt Wellenlänge auftritt. </li><li> Geben Sie eine Wellenlänge ungefähr 5 nm größer als die Bragg-Wellenlänge in der &#39;End Wellenlänge&#39; Feld. </li><li> Klicken Sie auf die &#39;Automatische Scan&#39;, um den Laser auf die definierten Start Wellenlänge zu setzen und die Wellenlänge durch die gewählte Zuwachs bei regel erhöhenlar Zeitintervallen. </li><li> Notieren Sie sich die Intensität durch jeden Kern für jede Wellenlänge Schritt übertragen. Exportieren Sie die berechneten Werte in einer Textdatei durch Aktivieren der &quot;Textdatei speichern &#39;Option. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie den Scan mindestens 3-mal und der Mittelwert der Daten aus allen Läufen. </li><li> Plot Leistung in Abhängigkeit von der Wellenlänge übertragen für jeden Kern eine Reihe von Spektren zu erzeugen. <ol><li> Vergleichen Sie die Spektren aller Kerne zu bestätigen, ob sie die gleichen Unterdrückungseigenschaften haben. Überprüfen Sie, ob die zentrale Wellenlänge, die Tiefe und Bandbreite jedes Gitter Spiel. </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.

Figuren 2 und 3 zusammen zeigen , dass die polierte Kapillarrohr einzuführen (PCT) , wenn das Schreiben Gitter ausreicht, um die Einheitlichkeit der Kernspektren im MCFBG zu verbessern. Der Rest der Inschrift Prozess ist weitgehend unverändert gegenüber etablierten Methoden für die Erstellung von SMF-Gittern und kann mit den meisten bestehenden FBG Schriftsysteme verwendet werden. Daher ist die Herstellung von PCTs, wie in Abschnitt 2 des Protokolls skizzierte am kritischsten für M...

Faser - Bragg - Gitter (FBGs) als schmalbandige Filter aufgrund der Tatsache , weithin verwendet wird, kann sie für eine große Anzahl von Anwendungen 1 angepasst werden. Sie sind nicht auf Unterdrückung von einzelnen Wellenlängen beschränkt; komplexe Transmissionsspektren können 2 durch die Verwendung von aperiodischen Brechungsindexvariationen erzeugt werden. Eine Einschränkung ist, dass FBGs kann nur in Einmodenfasern (SMF) eingeschrieben werden, da die Wellenlänge, die für eine gegebene Gitterperiode hängt von der Ausbreitungskonstante unterdrückt wird. In einer Multimode-Faser (MMF), wobei jeder Modus eine unterschiedliche Ausbreitungskonstante aufweist, ist die unterdrückt Wellenlänge für jeden Modus unterschiedlich und daher nicht das Gitter nicht starke Unterdrückung zu jeder einzelnen Wellenlänge geben. Der Anstoß für das Experiment stammt aus der Astronomie. Unter seeing-limitierten Bedingungen, ist eine direkte Kopplung in eine SMF schwierig und ineffizient; extreme adaptive Optik sind erforderlich , damit 3 zu tun. Wegen dieses MMFs sind typmatisch verwendet , wenn von dem Teleskop Brennebene 4 Sammeln von Licht. Deshalb zur Verfügung, um die Funktionalität zu halten nur zu SMFs, ist es notwendig, eine effiziente Umwandlung zwischen SMFs und MMFs zu haben. Dies ist möglich mit der photonischen Laterne, eine Vorrichtung , die auf ein Array von SMFs über einen Verjüngungs Übergang 5 angeschlossen eines Multimode - Port besteht. Photonic Laternen wurden in GNOSIS Instrument verwendet wird , in dem die SMFs FBGs enthaltenen atmosphärischen Emissionslinien zu entfernen (durch OH - Radikale und andere Moleküle) von Nahinfrarot-Beobachtungen 6. Die Nachteile der Verwendung von einzelnen, Single-Core-SMFs für diese Aufgabe sind, dass sie eins nach dem anderen und gespleißt einzeln in den optischen Zug geschrieben werden müssen, erfordert viel Zeit und manuellen Aufwand. Die Technik, die in diesem Artikel beschrieben wird versucht, diese Mängel unter Verwendung eines komplexeren Faser Format zu adressieren, die Single-Mode-Funktionalität bereitzustellen. Die nächste Generation OH supprITZUNG Instrument PRAXIS 7 wird die Verwendung von Multi-Core - Fasern (MCFs) machen. Diese Fasern enthalten eine beliebige Anzahl von Single-moded Kerne in einem einzigen Mantel eingebettet. Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass die MCF kann die resultierende photonischer Laterne ist ein kompaktes und robustes in sich geschlossene Einheit in einem MMF verjüngt werden. Im fertigen Instrument, das Licht von dem Teleskop in die MMF-Port der Laterne angekoppelt werden; die Verjüngung Übergang wird dieses Licht in den Single-Mode-Kerne trennen, wo es durch die FBGs passieren. Nachdem die Wellenlänge des verbleibenden Lichtfilterung auf einen Detektor verteilt wird, gesammelt die Spektren. Mit MCFs beschleunigt auch den Prozess des Schreibens Gitter nach oben, da alle Kerne in einem einzigen Durchgang eingeschrieben werden. Jedoch muß der Schreibprozess modifiziert werden, um zu gewährleisten, dass alle Kerne die gleichen Reflexionseigenschaften aufweisen. Dies ist, weil die gekrümmte Fläche der Verkleidung wirkt als Linse während Neben Schreiben der FBGs, resulting in einem UV-Feld, das verwendet wird, wenn die Standard-Seitenschreibverfahren an jedem Kern in Kraft und Richtung variiert. Daher wird jeder Kern eine unterschiedliche Übertragungsprofil aufweisen, und die Faser wird nicht starke Unterdrückung bei einer einzigen Wellenlänge 8 bereitzustellen. Eine Gruppe an der Naval Research Laboratory experimentierten die Verteilung und die Lichtempfindlichkeit von Kernen mit Modifizierung der Effekte dieser Variation 9 aufzuheben. Der Nachteil der Verwendung eines solchen Ansatzes ist, dass die Faser für jede Kombination von Mantel Größe neu gestaltet werden müssen, Kerngröße, Anzahl der Kerne und der chemischen Zusammensetzung. Außerdem bedeutet das Fehlen axialer Symmetrie in den resultierenden Designs, die die MCF nicht effektiv in eine MMF mit einem kreisförmigen Kern verjüngt sein. Dieses Papier nennt eine andere Herangehensweise an das Problem: das Feld innerhalb der Faser zu modifizieren, indem es durch eine flache Oberfläche passieren zu müssen, anstatt auf der gekrümmten Verkleidung direkt Vorfall zu sein. Mit diesem Ansatz ergibt sich einTechnik, die auf eine Vielzahl von MCF-Designs und Größen, insbesondere die achsensymmetrische Fasern, die wir in photonischer Laternen aufnehmen wollen übertragbar ist. Um die notwendige ebene Oberfläche zu erzeugen, wird das MCF in einer UV-transparenten Kapillarrohr angeordnet, die auf einer Seite geschliffen und poliert wurde, eine flache Außenwand zu geben. Ein kleiner Spalt ist zwischen der Faser und Kapillare gelassen werden, da letztere ± 10 um Variationen im Durchmesser enthalten. Siehe Abbildung 1 für eine Darstellung. Dieses Papier wird das experimentelle Verfahren beschreiben FBGs auf diese Weise zu schreiben, und Beispiele für die mögliche Verbesserungen liefern. Weitere Informationen finden Sie bisher veröffentlichten Simulationen 10 und experimentelle Ergebnisse 11. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53326/53326fig1.jpg" /> Abbildung 1. Schematische Darstellung der polierten Kapillare wie in FBG Produkt verwendetion. Die MCF ist im Inneren des Kapillarröhrchens angeordnet. Der Spalt zwischen beiden sollte klein sein, aber für kleine Variationen im Durchmesser ermöglichen. Das UV - Licht , das durch die Phasenmaske passiert hat , tritt dann in das System durch die flache Seite des Kapillarrohrs. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53326/53326fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53326/53326fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</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.

Die Wirksamkeit dieser Technik ist am besten gezeigt , indem man die mehradrige Faser - Bragg - Gitter Vergleichen (MCFBGs) , die von der Exposition führen mit und ohne die Kapillare. 2 zeigt die Transmissionseigenschaften eines 7adrig MCF mit dem Standardverfahren für SMFs ausgesetzt, mit individuellen Kernspektren, die durch unterschiedliche Farben dargestellt. Es gibt eine minimale Überlappung zwischen den unterdrückt Wellenlängen und Kern # 5 hat schwächere Bel...

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.

Schreiben-Bragg-Gitter 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 ...

writing-bragg-gratings-in-multicore-fibers

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

8.1K Aufrufe.  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.

Serie: 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.

Herstellung und Charakterisierung von Disordered Optische Polymerfasern für Quer 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 ...

Forschung

Ingenieurwesen

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.

Implementierung eines Referenz-Interferometer für Nanodetection

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.

Herstellung und Prüfung von Mikrofluidik-Optomechanische Oszillatoren

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.

Die Herstellung von 1-D Photonic Kristallhöhle auf einer Nanofaser Mit Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation

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.

Eine Zufällige Verschiebungsmessung durch Kombination einer magnetischen Skala und zwei Faser-Bragg-Gitter

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.

Eine Silizium-bestückte Glasfaser-Sensing-Plattform mit hoher Auflösung und schnelle Reaktion

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.

Optimierter Versiegelungsprozess und Echtzeitüberwachung von Glas-Metall-Dichtungsstrukturen

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.

Herstellung von extrazellulären Matrix Proteinfasern für Brillouin-Spektroskopie

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

Biotechnik

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.

Die Übertragung von mehreren Signalen über eine optische Faser Mit Wavefront-Shaping

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