GDSは実際の位相マスク法のグレーティング製造方法と結びついたシミュレーションが可能です。
GDSのシミュレーションにおける各パラメーターは現実の位相マスクのピッチとチャオプレートに基づいて定義されます。さらにファイバーの有効屈折率はファイバー製造元のパラメーターGDSをに入力することにより自動的に計算されます。

GDSシミュレーションの値は実際のアプリケーションにてテストされ、多くのFBGのデザインがGDSにて設計、製造されています。

• Uniform、 Pi shifted FBGのシミュレーション
• Apodized Gratingsのシミュレーション

-Gaussian

-Hyperbolic tangent

-Raised cosine

-ユーザー定義(csv-file経由)

• リニアチャープドグレーティングの条件付け
• FBG中心波長、FWHM、SLSR、屈折率の算出
• 群遅延の算出
• 効率的な屈折率算出のためのファイバーモードソルバ
• 位相マスクパラメーター
• ファイバーパラメーター

GDSは、バグ修正からユーザーからのリクエストに基づく新機能を含め、継続的なアプデートが実施されます。いかなるアップデートもユーザーには通知されます。重要な新機能を含むアップデートは、既存ユーザーには割引価格でご提供いたします。

Sol PhotonicsはGDSユーザーでのFBG製造設備の構築をサポートいたします。
NORIA FBG製造ソリューションを使用しユーザー側でシミュレーションしたFBGデザインを検証します。
一つもしくは複数のデザインが検証された後に、FBGファイバーの前および後加工に必要な設備を含めお客様の生産現場へのNORIAの導入をサポートいたします。

NORIAについての詳しい技術情報

NORIAはFBGを製造するための専用ツールです。DUVレーザー(コヒレントエキシマXS、500Hz-ArF)および位相マスク(Ibsen Photonics)を搭載し感光性光ファイバーのコアに周期的なパターンを転写します。

システム内部に複数の異なる周期パターンのフォトマスクをリボルバーホルダーに内蔵し切り替えることが可能です。この柔軟性によりユーザーはGDSのシミュレーションによって定義されたデザインレシピを用いて実際のFBGの製造にスムーズに移ることができます。
また、正確なポジションステージが備え付けられておりアレイ内の複数のFBGを正確な位置をコントロールし書き込むことができます。

特長

• FBG製造のためのプラグ＆プレイシステム
• 複数のFBGを150mmの長さのファイバーに一度に書き込み可能
• 1-10mmの長さのuniform FBGもしくはapodize FBGを書き込み可能
• 最大16種類の位相マスクを内蔵可能
• 感光性ファイバーまたは水素を充填したファイバーを使用可能
• 容易な操作とハンドリング
• ファイバーの剥離、再コーティング(オプション)

以下はGDSとNORIAを用いたFBGの製作例です。

例1: 水素を充填したSMF-28ファイバと水素を充填していないSMF-28ファイバのファイバブラッググレーティング

水素を充填すると、ファイバーの光感度が大幅に向上します。例として、センシング用途向けに設計されたFBGを標準的なSMF-28通信用ファイバーに書き込んだ場合の、水素を充填した場合と充填しない場合の結果を以下に示します。

グレーティングデザイン

• Uniform grating
• 反射率 >90%
• グレーティング長: 4mm
• 中心波長: 1510-1590nm

使用する位相マスク

• Ibsen +/- 1次光
• ピッチ 1066.41nm
• チャープ: なし
• 193nmでの露光に最適化

以下のグラフは、SMF-28光ファイバの光感度の違いを示しています。水素を充填したファイバーは充填していないファイバーと比較して光感度が100倍向上しています。

NORIAを用いて合計5つの格子を連続的に描画します。以下に示すグレーティングのスペクトルは、GDSで設定されたグレーティングデザインをNORIAを用いて描画した際の再現性を示しています。

例2: 1650 nmを中心とする高反射、長チャープグレーティング

ITUグリッドの監視帯域を中心とするグレーティングは、診断用途に使用できます。Sol Photonics社はGDSを用いてグレーティング設計を行いました。グレーティングの製造は、NORIAとIbsen社の位相マスクを用いて行われました。

グレーティングデザイン

• Uniform grating
• 反射率 ＞90%
• グレーティング長: 10mm
• 中心波長: 1650nm
• FWHM:>10nm


GDSシミュレーション結果

Sol Photonics GDSソフトウェアは、必要な位相マスク（ピッチとチャープレート）を示します。位相マスクを購入後、設計した回折格子を製造します。製造後の結果は以下の通りです。（左：反射スペクトル、右：透過スペクトル）



例3: 大モード面積（LMA）ファイバーにおける高反射（HR）グレーティングと出力カプラ（OC）グレーティング

高出力ファイバーレーザーでは、共振器ミラーとしてファイバーブラッググレーティング（FBG）が用いられます。レーザー共振器を構成するために、2種類のグレーティング設計が用いられます。1つは反射率が97%を超え、帯域幅が数nm（例：3～5nm）のHRグレーティング、もう1つはフィードバック用として用いられるOCグレーティング（反射率が4～20%、帯域幅が0.5～1nm）です。ファイバーレーザー共振器に使用されるファイバーの種類は、通常、NAが小さく（0.06～0.08）、コア径が大きい（例：20µm）ラージモードエリア（LMA）ファイバーです。

GDSを用いて、以下の設計を作成しました（左：HRグレーティング、右：OCグレーティング）。



GDSを用いて、以下の設計を作成しました（左：HRグレーティング、右：OCグレーティング）。



位相マスクは、GDシミュレーションとNORIAで作成された格子に基づいて発注されます。HRとOCの両方の結果が下の図に示されています。