Analiza wpływu wybranych parametrów układu do zapisu światłowodowych struktur periodycznych na charakterystyki spektralne wytwarzanych siatek Bragga w oparciu o zdefiniowane wskaźniki jakościowe
Niniejsza praca dotyczy zagadnień związanych z technologią wytwarzania światłowodowych siatek Bragga. W szczególności podjęto w niej zadanie zaprojektowania oraz realizacji kompletnego układu do zapisu struktur periodycznych wytwarzanych we włóknach światłowodowych. Do realizacji układu wykorzystano metodę maski fazowej, w której głównym elementem jest laser ekscymerowy o długości fali 248nm. W części teoretycznej wykonano przegląd technologii zapisu struktur periodycznych. W części praktycznej przedstawiony został projekt układu do zapisu struktur periodycznych uwzględniający dobór źródła promieniowania laserowego oraz konstrukcję układu przeniesienia i formowania wiązki promieniowania z lasera ekscymerowego na włókno światłowodowe. Ocenę właściwości optycznego układu transmisji promieniowania wykonano na podstawie zaproponowanej metody pomiaru rozkładu natężenia wiązki. Następnie ze względu na występowanie wysokiej gęstości energii promieniowania laserowego określono ustawienia układu odpowiadające warunkom bezpiecznym dla użytych elementów optycznych.
Część eksperymentalna pracy polegała na wykonaniu szeregu prób zapisu światłowodowych struktur periodycznych. W trakcie prac zmianie podlegały poszczególne parametry układu do zapisu, co pozwoliło na określenie wpływu ustawień układu przeniesienia wiązki oraz parametrów lasera na właściwości wytwarzanych siatek Bragga. Do najważniejszych analizowanych parametrów pracy układu należały: czas ekspozycji na promieniowanie, częstotliwość generacji impulsów, energia impulsów laserowych oraz położenie włókna światłowodowego względem wiązki laserowej. Wykonano również doświadczenia, które na podstawie pomiarów mikroskopowych oraz prób wytrzymałości termicznej wytworzonych struktur pozwoliły określić typ wytwarzanych siatek Bragga.
Presented dissertation concerns the issues related to manufacturing of fiber Bragg gratings, in particular the task of designing and constructing of the complete system for writing the periodic structures manufactured in optical fibers. The phase mask method have been used to realize the FBGs experimental setup. The main component of proposed system is the pulse excimer laser with 248 nm emitted wavelength. The review of technologies for periodic structures manufacturing has been performed in theoretical part of dissertation. In experimental part, the design of setup for writing of periodic structures have been depicted in detail. The project includes the selection of laser radiation source and construction of light beam transmission and formation system from excimer laser to optical fiber. The evaluation of beam transferring optical system properties have been made on the basis of proposed beam intensity-distribution measurement method. Thereafter, because of the high density of laser radiation energy, the settings of manufacturing setup were designated on quantities corresponding to conditions safe for used optical elements.
The experimental part of dissertation consist of performing series of periodic structures writing processes. During the measurements, individual parameters of writing setup were changed. The introduced modifications allowed to determine dependence of the manufactured Bragg gratings properties on settings of beam transmission system and laser parameters. The most important manufacturing parameters are: time of exposure to laser radiation, repetition of generated pulses, pulse energy and the distance between optical fiber and focused laser beam. Experiments based on analysis of microscopy measurements and thermal durability also have been performed. The results allowed to determine the type of written fiber Bragg gratings. Analysis of spectral parameters repeatability have been also executed.
Presented dissertation involves a complete analysis of fiber Bragg gratings manufacturing technology with using phase mask method. It also includes the design and construction of experimental system for writing a periodic structures on optical fibers and experimental analysis of individual parameters settings influence on quality indicators which describes a properties of written structures.
