(57)【要約】      （修正有）【解決手段】レーザーダイオード１０のパッケージ内にファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）を提供する方法が提案されており、この方法は、まずファイバ２０（通常、光ファイバの被覆のない終端）をパッケージ１２に挿入し、ファイバ２０をレーザーダイオード１０に整列させるステップを具える。整列が完了すると、外部ＦＢＧ書込みシステムを使用して、特定のＦＢＧの特定の格子線パターンを作成するように、パッケージ内の適所にあるファイバセクションを照明する。位相マスクを備えるＵＶベースのシステムを使用する場合、位相と開いたパッケージの間に集束レンズを配置して、干渉ビームを剥がれたファイバのコア領域に向ける。【効果】ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を、完全に組み立てたレーザモジュールにＦＢＧを形成する。【選択図】図１
2020061548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
事前に組み立てたレーザダイオード源と組み合わせてファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）を形成する方法であって、前記レーザーダイオード源がパッケージ内に配置されている方法において、当該方法が：
前記パッケージに光ファイバの剥離端終端を挿入するステップであって、前記パッケージが蓋なしで開いた構成のままであるステップと； 
前記光ファイバを前記レーザダイオード源に整列させ、前記光ファイバの整列位置を固定するステップと；
前記光ファイバの剥離端終端にＦＢＧ書込みシステムを配置するステップと；
前記ＦＢＧ書込みシステムを起動して、前記光ファイバのコア領域の選択された部分に沿って所定のパターンの格子線をインプリントし、パッケージ内ＦＢＧを形成するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記整列工程に先立って、光ファイバの剥離終端にレンズ付き端面を形成するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＦＢＧ形成源を起動するステップの間に、前記レーザダイオード源を起動するステップと；
光スペクトルアナライザ中に前記光ファイバの反対側の終端部から出ている光学信号を測定して、前記作成したＦＢＧの中心波長を決定するステップと；
をさらに具えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光スペクトルアナライザからの制御信号を前記ＦＢＧ書込みシステムに転送して、前記ＦＢＧ書込みシステムのパラメータを調整して、必要があれば、所定の反射率と中心波長を示すパッケージ内ＦＢＧの展示を作成するステップを、さらに具えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
光テスト信号を導入して前記光ファイバに沿って伝搬し、前記ＦＢＧ書込み中に所定のパターンの格子線と相互作用させて、反射光テスト信号を作成するステップと；
光スペクトルアナライザ中の前記光ファイバの反対側の終端から出る反射光テスト信号を測定して、前記ＦＢＧの反射率と中心波長を決定するステップと；
をさらに具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記光スペクトルアナライザから前記ＦＢＧ書込みシステムへ制御信号を送信して、前記ＦＢＧ書込むシステムのパラメータを調整し、必要に応じて所定の反射率と中心波長を示すパッケージ内ＦＢＧを作成するステップを、さらに具えることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記導入するステップを実行するにあたり、外部光源を提供して、光テスト信号を生成し、前記導入ステップが、当該光テスト信号を光カプラを用いて前記光ファイバに接続するステップを具えることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記外部光源が広帯域光源であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＦＢＧ書込みシステムが、ＵＶベースの干渉源を具え、前記ＦＢＧ書込みシステムを起動するステップが：  
ＵＶレーザ源を起動してコリメートビームを発生するステップと；
作成するパッケージ内ＦＢＧの所定の周期に関連付けた周期的構造を示すように構成された位相マスクを介して前記コリメートビームを転送するステップであって、当該位相マスクが前記格子パターンを作成するように干渉するビーム対を形成するステップと；
前記パッケージ内に向けられる前記位相マスクを出る前記干渉ビーム対を合焦させて、前記光ファイバの剥離端終端の所定の部分を照射し、パッケージ内ファイバ格子をインプリントするステップと；
を具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＦＢＧ書込みシステムが高出力フェムト秒パルスレーザ源を具え、前記ＦＢＧ書込みシステムを起動するステップが：
前記フェムト秒パルスレーザ源を起動して、高出力パルス列を発生するステップと；
当該発生したパルスを、前記光ファイバの剥離端終端に照射するステップと；
前記発生したパルス列の動きを制御して、前記光ファイバのコア領域の特性を直接変更し、前記パッケージ内ＦＢＧを作成するステップと；
を具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記パッケージの上に蓋部材を取り付けて、前記レーザダイオード光源を伴うパッケージ内ＦＢＧを収容することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
事前に組み立てたレーザーダイオード源と組み合わせてファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）を形成する方法であって、前記レーザダイオード源がパッケージ内に配置されている方法において：
光ファイバの終端をパッケージに挿入するステップであって、当該パッケージは蓋なしの開いた構成のままであるステップを具えることを特徴とするステップと；
前記光ファイバを前記レーザーダイオード源と整列させて、前記光ファイバ前記位置合わせを行った位置を固定するステップと：
開封されたパッケージ内の光ファイバーの一部上にＦＢＧ直接書込みシステムを配置するステップと；
前記光ファイバのコア領域の選択された部分に沿って、所定のパターン格子線を刻印して、パッケージ内ＦＢＧを形成するＦＢＧ直接書込みシステムを起動するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）をレーザ送信機の波長安定化部品として使用することに関するものであり、より詳細には、完全に組み立てたレーザモジュールにＦＢＧを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）は、レーザで生成した出力波長を安定させるインラインフィルタとしてレーザ送信機とともに使用される周知の要素である。ある用途では、ＦＢＧをポンプレーザ光源に使用して、その出力波長を光増幅器での使用に必要な９８０ｎｍという所望の値に維持する。ＦＢＧは、基本的に光ファイバ内のコア領域の屈折率の長手方向の変動から成り、この変動は、通常、剥したファイバの部分をＵＶ源に露出させることにより形成される。このＵＶ源は、ファイバのコア領域の屈折率プロファイルをビーム干渉の関数として変更する方法で干渉ビームと共にファイバを照射し、屈折率が異なる交互セクションのパターン（つまり、「格子」）を形成する。グレーティングが形成されたら、新しいジャケット層と被覆材をファイバの剥離領域に沿って再度塗布して、グレーティングを保護する必要がある。
【０００３】
これらのプロセスおよびその他のプロセスを通じて、レーザダイオードパッケージから出てゆく光ファイバは膨大な量の取り扱いに供されるため、ファイバの長期にわたる信頼性／強度に更なる劣化を招く（特に、ファイバをきつく巻回して、統合型のパッケージングの要件を満たすようにした場合）。長期信頼性の低下は、少なくとも一部は、格子構造の作成中にファイバに導入された欠陥に起因する。
【０００４】
これらの欠陥の存在を調整する従来の方法には、格子を含む繊維の部分を直線状に維持する特別なパッケージングの制約を使用して、曲げにより誘起される欠陥を回避するステップが含まれる。代替的に、グレーティング有するファイバ部分内で大きな曲げ半径を維持する特別なパッケージを作成するようにしてもよい。これらのシステムに関連するファイバの長さを考慮すると、「特別なパッケージング」に対する要求は、ほとんどの用途で経済的に実行可能なものよりも大きい場合がある。さらに、すべての光学部品の「スモールフォームファクタ」パッケージング要件に準拠する必要性が高まっている。これらの要件は、従来技術において一般的である比較的長いファイバまたは大径ファイバーコイルを使用したレーザ光源からの出力波長の安定化の提供に容易に対応できない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、レーザダイオード源を具える波長安定化要素としてのＦＢＧの利用に関し、より詳細には、完全に組み立てられたレーザモジュールにＦＢＧを作成する方法に関する。
【０００６】
本発明の一またはそれ以上の実施形態によれば、レーザダイオード源の収容に使用されるパッケージモジュール内の所定位置に光ファイバが配置されている。このパッケージモジュール内にあるファイバの一部は、パッケージに挿入する前に剥がされている。所定の位置に固定されると、剥がれたパッケージ内ファイバの指定箇所を書込み源が照射して、ＦＢＧを作成する。
【０００７】
本発明の様々な実施形態では、レーザダイオード源は、ファイバに沿って伝搬する出力信号を測定しＦＢＧの書込み処理を制御する光スペクトラムアナライザを用いて、ＦＢＧ書込みプロセス中に起動される。代替的に、外付広帯域光源を使用して、光スペクトルアナライザに向けられた外部照明の反射成分を用いてＦＢＧ書込みプロセス中にファイバを照明するようにしてもよい。
【０００８】
本発明の一の実施形態は、パッケージ内に配置したレーザダイオード源である、予め組み立てたレーザダイオード源と組み合わせたファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を形成する方法の形をとっている。この方法は、少なくとも：（１）光ファイバの被覆を取り除いた終端をパッケージに挿入するステップであって、パッケージが蓋のない開放構造のままであるステップと；（２）光ファイバをレーザダイオード源に整列させ、整列した光ファイバの位置を固定するステップと；（３）光ファイバの被覆を取り除いた終端にＦＢＧ書込みシステムを配置するステップと；（４）ＦＢＧ書込みシステムを起動して光ファイバのコア領域の選択した部分に沿って所定のパターンの格子線を刻んで、パッケージ内ＦＢＧを形成するステップと；を具える。
【０００９】
本発明のその他のさらなる実施形態および態様は、以下の議論の過程において及び添付の図面を参照することにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面を参照すると、いくつかの図において、同じ数字が同じカラーを表している。
【図１】図１は、パッケージ化したレーザダイオードに接続された光ファイバを示す簡略図である。
【図２】図２は、光ファイバのパッケージ内部分に沿ったＦＢＧの作成に使用される本発明の例示的な方法を示す。
【図３】図３は、図２に示す実施形態の代替の構成を示す。ここでは、外部光源（および関連するカプラ）を使用して、テスト信号をファイバに導入し、ＦＢＧ書込みプロセスをモニタしている。
【図４】図４は、光ファイバのインパッケージ部分に沿ってＦＢＧを作成する本発明による別の方法を示す図である。
【図５】図５は、本発明に従って形成したパッケージ内ＦＢＧを含むパッケージ化したレーザダイオードに接続した光ファイバを示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明のパッケージ内ＦＢＧ製造方法の実装に使用された初期構造を示す簡略図である。図に示すように、レーザダイオード１０はパッケージ１２内に配置されている。レーザダイオード１０の起動用の電気接点１４は、パッケージ１２から外側に延在している。光ファイバ２０はパッケージ１２に取り付けられており、この場合フェルールコネクタを使用して、光ファイバ２０をパッケージ１２に取り付けるようにしている。光ファイバ２０の端部２４は、パッケージ１２内に延在しており、レーザダイオード１０と光学的に整列して配置されている。挿入前に、外側の被覆材２６を端部から除去して、「裸の」（「剥ぎ取った」ともいう）ファイバ部分を形成する。整列させたら、裸のファイバ2 4をパッケージ１２内の所定の位置に固定する（エポキシまたはその他の適切な接合材を使用）。図１には、一対の固定点３０および３２が示されている。
【００１２】
プロセスのこの時点まで、パッケージ１２内に組み立てた構成要素を、組み立て者が見ることができ、アクセス可能な状態にあることが理解される。すなわち、図１に関連して上述したステップが、パッケージ１２上の所定の位置にある「蓋」なしで実行される。プロセスの次のステップは、以下に述べるように、パッケージ１２の内部を露出させたまま、パッケージ内ＦＢＧを形成するステップである。上述したとおり、ＦＢＧは、たとえばコアを強い光学干渉パターンに露出させることによって形成される、ファイバの長さ方向に沿った屈折率の周期的摂動である。
【００１３】
図２は、パッケージ内ＦＢＧ形成プロセスの次のステップを示しており、この特定の実施形態では、ＦＢＧ書込みシステム４０が「開放」パッケージ１２上に配置されており、裸のファイバ２４の上に配置される。図２に示す特定の実施形態では、ＦＢＧ書込みシステム４０が、ＵＶ光源４２と、位相マスク４４と、および集束レンズ４６とを具える。ＵＶ光源４２（例えば、ＡｒＦエキシマレーザまたはＫｒＦエキシマレーザを具える）は平行ビームを生成し、その後位相マスク４４を通過する。位相マスク４４は、平行ビームの一部に制御された位相遅延を導入し、出力として一対のビームを（所定の角度で）作成し、このビームがその後干渉して、例示的なパターンに強化と相殺の交互領域を作る。
【００１４】
従来技術のほとんどの構成では、位相マスク４４は、剥がされた光ファイバにすぐ隣接して配置されている。しかしながら、パッケージ内ＦＢＧを形成する場合、相対的に位相マスクを裸ファイバ２４に近接して配置することはできない。その他の制御形式がないと、干渉ビームはパッケージ１２に到達する前に大きく発散し、所望の場所にＦＢＧを作成することができない。したがって、本発明の原理によれば、集束レンズ４６を使用して、発散する干渉ビーム対を再度集束させ、図２に示す位置で裸ファイバ２４にエネルギーを向ける。裸のファイバ２４を通過した±１次ビームが、この図に示されている。パッケージ内ＦＢＧ５０が、裸のファイバ２４の比較的小さな部分、例えば約５ｍｍ程度の部分に沿って延在するように形成されることは予期される。
【００１５】
パターンの比強度は、ＦＢＧ５０の形成に必要な裸のファイバ２４の屈折率を変化させる。好ましい実施形態では、フィードバック構成を用いてシステム４０の動作を制御し、パッケージ内ＦＢＧを作成するプロセスを効率的に制御することができる。本発明の原理の例示的な実施例においては、レーザーダイオード１０から放出される光を、フィードバック制御に使用できる。レーザダイオード１０からの光出力は、光ファイバ２０に沿って伝搬し、ＦＢＧ書込みシステム４０によって導入される変化によって影響を受ける。図２に示すように、光スペクトル分析器６０は、伝播する信号を遮断し、作成時のＦＢＧ５０の特性をモニタする（例えば、作成された格子の反射率や中心波長をモニタする）ように配置される。測定した特性はリアルタイムで使用して、格子の書込みプロセスを制御することができる。図に示すように、制御信号がＯＳＡ６０からＵＶレーザ４２に送信され、書込みプロセスの変更（例えば、光源の強度の調整、露光の長さの制御など）に使用して、所望の反射率と中心波長の格子を作成する。
【００１６】
書込み中に格子をモニタする能力、および書込みプロセスを制御するフィードバック信号の作成は、レーザーダイオード１０の起動を必要とすることに代えて、外部光源を利用できると理解すべきである。図３にこの構成を示しており、この目的のために、レーザダイオード１０は「オフ」のままになっている。代わりに、外部光源６２を使用して、グレーティングの書込み中に裸ファイバ２４を照射する。特に、光源６２からの光出力は、光ファイバ２０が他方の入力である光カプラ６６（すなわち、３ｄＢカプラ）への第１の入力として適用される光ファイバ６４のセクションに導入される。光源６２からの入力試験信号は、ファイバに沿ってパッケージ１２に向かって伝播し、そこで最終的に書き込まれている格子と相互作用する。この試験信号照明の反射部分は、その後、ファイバに沿ってＯＳＡ６０に導かれ、上記と同じように使用される。有利なことに、外部光源の使用により、広帯域光波を入力試験信号として使用できるようになり、（単一波長）レーザーダイオード１０からの放射のＦＢＧ５０を介する通過に関連する特性よりも、ＦＢＧ応答のより詳細な特性を提供できる。
【００１７】
図４は、本発明の原理に従ってパッケージ内ＦＢＧの作成に使用できる代替構成を示す。この例では、光源と位相マスクを使用して剥がれたファイバの所定の長さに沿って格子をインプリントする干渉パターンを作成する代わりに、フェムト秒レーザ源７０を用いて、裸のファイバ２４の一部に所望の格子構造を直接書込むようにしている。フェムト秒レーザ源７０は、例えば１０００ｍＪ／ｃｍ２を超える出力を有する高出力のパルスレーザ源である。高電力パルスが直接コア材料と（ポイント・バイ・ポイントまたはライン・バイ・ラインのいずれかの方法で）相互に作用して、ファイバの部分に沿って屈折率に長手方向に所望の変化をつける。ここで、形成された格子は、ＦＢＧ５０Ａである。直接書込む方法の利点の１つは、このコーティングに使用される材料がフェムト秒レーザ光源７０に関連するスペクトルの近赤外領域に対して透明であるため、外側ジャケットコーティング２６を除去する必要がないことである。ファイバ内に作成された格子パターンを、レーザ源７０からのパルスの動きを制御することにより、特定の用途（アポダイズ、ブレーズ、チャープなど）に合わせて個別に調整できることである（上記の位相マスク書込み方法を同様の方法で制御して、格子に変化を提供できるが、その実装は直接書込むアプローチほど簡単ではないことを理解すべきである）。
【００１８】
図２に示す実施例と同様に、ＯＳＡ６０を同じ方法でフェムト秒レーザ光源７０と協働させて使用し、作成プロセスを制御し、所望の反射率と中心波長を有する回折格子を製造することができる。さらに、直接書込みを行う実施形態は、ＯＳＡ６０で使用する広域モニタ信号入力として外部光源を使用してもよい。
【００１９】
図５は、裸のファイバ部分２４に沿って形成されたＦＢＧ５０を有する最終構造を示す。ＦＢＧ５０を形成するプロセスが完了すると、蓋構成要素８０がパッケージ１２の上に配置され、パッケージ１２に取り付けられる。
【００２０】
本発明は、好ましい実施形態の観点で本明細書に記載されている。本明細書に記載されている代替、修正、および均等物を含む本発明のその他の実施形態は、明細書および図面を考慮することにより当業者には自明である。上記の実施形態および好ましい特徴は例示にすぎず、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義され、したがって、本発明の真の精神および範囲内にあるそのようなすべての代替、修正、および均等物を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2020061548000001.pdf