Экспериментальное исследование и моделирование волоконных брэгговских решёток с фазовым сдвигом

Варжель С.В., Дмитриев А.А., Лосева Е.А., Новикова В.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Новикова В.А., Варжель С.В., Лосева Е.А., Дмитриев А.А. Экспериментальное исследование и моделирование волоконных брэгговских решёток с фазовым сдвигом // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 6. С. 36–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-06-33-44

Novikova V.A., Varzhel S.V., Loseva E.A., Dmitriev A.A. Experimental investigation and simulation of phase-shifted fiber Bragg gratings [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2021. V. 88. № 6. P. 36–44. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-06-33-44

Ссылка на англоязычную версию:

V. A. Novikova, S. V. Varzhel’, E. A. Loseva, and A. A. Dmitriev, "Experimental investigation and simulation of phase-shifted fiber Bragg gratings," Journal of Optical Technology. 88(6), 315-320 (2021). https://doi.org/10.1364/JOT.88.000315

Аннотация:

В данной работе представлены данные по записи и исследованию волоконных брэгговских решёток с фазовым сдвигом. Предложен метод записи таких структур, позволяющий варьировать параметр ширины области пропускания в полосе отражения на полувысоте в диапазоне от 8 до 76 пикометров. Изучено и проанализировано влияние амплитуды наведённой модуляции показателя преломления и длины сформированной структуры на исследуемый параметр — результаты представлены в виде кривых для экспериментально и теоретически полученных данных. Исследования, проведённые в работе, позволяют создавать структуры с известными значениями ширины области пропускания, что открывает широкий спектр возможностей создания оптических элементов на основе таких специальных структур решёток Брэгга (волоконно-оптических сенсоров, перестраиваемых фильтров пропускания, демультиплексоров и т.д.).

Ключевые слова:

волоконная брэгговская решётка, фазовый сдвиг, интерферометр Фабри– Перо, волоконная дифракционная структура

Коды OCIS: 060.3735, 060.3738, 230.1950, 050.5080

Список источников:

1. Hao J., Jing C., Tundong L., Hongyan F. Design of an FBG sensor network based on Pareto multi-objective optimization // IEEE Photonics Technology Letters. 2013. V. 25(15). P. 1450–1453.
2. Spolitis S., Ivanovs G. Extending the Reach of DWDM-PON access network using chromatic dispersion compensation // IEEE Swedish Communication Technologies Workshop. 2011. P. 29–33.
3. Shuo L., Fengping Y., Wanjing P., Ting F., Ze D., Geekung C. Tunable dual-wavelength Thulium-doped fiber laser by employing a HB-FBG // IEEE Photonics Technology Letters. 2014. V. 26(18). P. 1809–1812.
4. Alyshev S.V., Ryumkin K.E., Shubin A.V., Medvedkov O.I., Khopin V.F., Gur’yanov A.N., Dianov E.M. Fibre laser based on tellurium-doped active fibre // Quantum Electronics. 2014. V. 44. P. 95–97.
5. Wang S., Wang Y., Hu M., Wang J., Guo C., Lei H. A new style of FBG vibration sensor // Journal of Basic and Applied Physics. 2013. V. 2(1). P. 20–23.
6. Minghao Y., Xin Z., Tengyun G., Jinxue S. A novel fiber Bragg grating accelerometer based on fiber vibrating wire // Proceedings of the 8th International Conference on Sensing Technology. 2014. P. 529–533.

7. Hill K.O., Fujii Y., Johnson D.C., Kawasaki B.S. Photosensitivity in optical fiber waveguides: Application to reflection filter fabrication // Appl. Phys. Lett. 1978. V. 32(10). P. 647–649.
8. Meltz G., Morey W.W., Glenn W.H. Formation of Bragg g ratings in optical f ibers by a transverse holographic method // Opt. Lett. 1989. V. 14(15). P. 823–825.
9. Kashyap R. Fiber Bragg gratings. San Diego: Academic Press, 1999. 478 p.
10. Byron K.C., Sugden K., Bricheno T., Bennion I. Fabrication of chirped bragg gratings in photosensitive fibre // Electron. Lett. 1993. V. 29(18). P. 1659–1660.
11. Михнева А.А., Грибаев А.И., Варжель С.В., Фролов Е.А., Новикова В.А., Коннов К.А., Залесская Ю.К. Запись и исследование спектральных характеристик чирпированных волоконных решеток Брэгга // Оптический журнал. 2018. Т. 89(9). С. 12–16.
12. Kashyap R., McKee P.F., Campbell R.J., Williams D.L. Novel method of producing all fibre photoinduced chirped gratings // Electronics Letters. 1994. V. 30(12). P. 996–998.
13. Idrisov R.F., Varzhel S.V., Kulikov A.V., Meshkovskiy I.K., Rothhardt M., Becker M., Schuster K., Bartelt H. Spectral characteristics of draw-tower step-chirped fiber Bragg gratings // Optics & Laser Technology. 2016. V. 80. P. 112–115.
14. Meltz G., Morey W.W., Glenn W.H. In-fiber Bragg grating tap // OSA/OFC. paper TUG1. 1990.
15. Konnov K.A., Frolov E.A., Gribaev A.I., Zakharov V.V., Mikhneva A.A., Novikova V.A., Varzhel S.V. Inscription and visualization of tilted fiber Bragg gratings // Optics and Spectroscopy. 2018. V. 125(1). P. 54–59.
16. Othonos A., Lee X., Measures R.M. Superimposed multiple Bragg gratings // Electron. Lett. 1994. V. 30(23). P. 1972–1973.
17. Idrisov R.F., Gribaev A.I., Stam A.M., Varzhel’ S.V., Slozhenikina Yu.I., Konnov K.A. Inscription of superimposed fiber Bragg gratings using a Talbot interferometer // J. Opt. Technol. 2017. V. 24(10). P. 694–697.
18. Liu Y., Lee S.B., Choi S.S. Phase-shifted fiber Bragg Grating transmission filters based on the fabry-perot effect // Journal of the Optical Society of Korea. 1998. V. 2(1). P. 30–33.
19. Novikova V.A., Varzhel S.V., Konnov K.A., Gribaev A.I., Mikhneva A.A., Frolov E.A. Phase-shifted fiber Bragg gratings fabrication method // Journal of Physics: Conference Series. 2018. V. 1038(012095). P. 1–6.
20. Rosenthal A., Razansky D., Ntziachristos V. High-sensitivity compact ultrasonic detector based on a pi-phase-shifted fiber Bragg grating // Opt. Lett. 2011. V. 36(10). P. 1833–1835.
21. Canning J., Sceats M.G. π-phase-shifted periodic distributed structures in optical fibres by UV post-processing // Electronics Letters. 1994. V. 30(16). P. 1344–1345.
22. Kashyap R., Mckee P.F., Armes D. UV written reflection grating structures in photosensitive optical fibres using phase-shifted phase masks // Electronics Letters. 1994. V. 30(23). P. 1977–1978.
23. Chehura E., James S., Tatam R. A simple method for fabricating phase-shifted fibre Bragg gratings with flexible choice of centre wavelength // Proceedings of SPIE. 2009. V. 7503. P. 1–4.
24. Yuanhong Y., Xuejing L., Wei J. Phase shifted fiber Bragg grating fabrication techniques and their laser applications // Asia Communications and Photonics Conference 2013, OSA Technical Digest (online). 2013. paper ATh3D.5.
25. Васильев С. А., Медведков О. И., Королев И. Г., Божков А. С., Курков А. С., Дианов Е. М. Волоконные решетки показателя преломления и их применения // Квантовая электроника. 2005. V. 35(12). P. 1085–1103.
26. Stam A.M., Idrisov R.F., Gribaev A I., Varzhel S.V., Konnov K.A., Slozhenikina Yu. I. Fiber Bragg gratings inscription using Talbot interferometer and KrF excimer laser system // Journal of Instrument Engineering. 2017. V. 60(5). P. 466–473.
27. Gribaev A.I., Pavlishin I.V., Stam A.M., Idrisov R.F., Varzhel S.V., Konnov K.A. Laboratory setup for fiber Bragg gratings inscription based on Talbot interferometer // Opt Quant Electron. 2016. V. 48. P. 1–7.
28. Martinez C., Ferdinand P. Analysis of phase-shifted fiber Bragg gratings written with phase plates // Applied Optics. 1999. V. 38(15). P. 3223–3228.
29. Othonos A. Fiber Bragg gratings // Rev. Sci. Instrum. 1997. V. 68(12). P. 4309–4341.
30. Kogelnik H., Shank C.W. Coupled-Wave theory of distributed feedback lasers // Journal of Applied Physics. 1972. V. 43(5). P. 2327–2335.
31. Matsuhar M., Hill K.O., Watanabe A. Optical-waveguide filters: Synthesis // Journal of the Optical Society of America. 1975. V. 65(7). P. 804–809.
32. Yamada M., Sakuda K. Analysis of almost periodic distributed feedback slab waveguides via a fundamental matrix approach // Applied Optics. 1987. V. 26(16). P. 3474–3478.
33. Архипов С.В. Исследование и оптимизация технологии записи решёток Брэгга в анизотропных волоконных световодах // Автореф. канд. дис. СПб.: СПб НИУ ИТМО, 2017. 22 с.