專利名稱：帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光纖通信技術，尤其涉及一種帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器及其制作方法。
背景技術：
當前，通信技術正朝著寬帶化、智能化、大眾化和個人化的方向發(fā)展。隨著骨千傳輸網(wǎng)、 局域網(wǎng)容量的大幅度增長，波分復用(WDM)技術被越來越廣泛地采用。采用WDM系統(tǒng)可以 充分利用光纖的巨大帶寬資源，使傳輸容量迅速擴大幾倍至上百倍；在大容量長途傳輸時可 以節(jié)約大量的光纖和再生器，大大降低傳輸成本?？烧{(diào)諧光濾波技術是WDM系統(tǒng)的關鍵技術之一；可調(diào)諧光濾波器作為動態(tài)和可重構的 WDM系統(tǒng)交換元件，被廣泛用作光的上路復用器，其在一定波長范圍內(nèi)對特定波長的光或頻 率有實時選擇通過的作用，并可根據(jù)需要獨立地對光網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流進行處理和控制。隨著光纖通信技術和傳感技術的不斷發(fā)展，迫切需要性能優(yōu)異的波長帶寬可調(diào)諧的光纖 濾波器。目前出現(xiàn)的可調(diào)諧光濾波器分別基于聲光、波導、液晶、微電子機械系統(tǒng)(MEMS) 和光纖光柵等技術。其中，光纖光柵濾波器是一種新型在線式光無源器件，因其具有體積小、 質(zhì)量輕、低插入損耗、與普通光纖接續(xù)簡便以及濾波特性動態(tài)可控制等特點而倍受青睞。以 前也報道了很多基于長周期光纖光柵的可調(diào)濾波器，但是他們都是基光纖的熱光效應或者是 機械作ffl產(chǎn)生的效應。同時，他們可調(diào)的對象是光柵諧振波長的漂移和幅度的變化，很少有 基于諧振峰帶寬可調(diào)的濾波技術。其中聲光濾波器可實現(xiàn)帶寬的可調(diào)，但是它需要有源射頻 元件、復雜的彎曲波激勵和存在很大的偏振相關損耗(PDL)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器，其結構為普通單模光纖的左半段按 一定周期分布有若干條普通光柵，每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180°，光柵位置不變； 普通單模光纖的右半段按一定周期分布有若干條旋轉(zhuǎn)折變光柵，每條旋轉(zhuǎn)折變光柵的折射率 變化覆蓋角度為180°，每條旋轉(zhuǎn)折變光柵的位置都相對于前一條旋轉(zhuǎn)折變光柵順時針或逆時 針旋轉(zhuǎn)一定的角度，所有旋轉(zhuǎn)折變光柵共同形成360。的旋轉(zhuǎn)折變光柵周期，即各條旋轉(zhuǎn)折變 光柵旋轉(zhuǎn)的角度總和為360°。旋轉(zhuǎn)折變光柵的光柵周期A為0.3~0.8mm，光柵周期數(shù)為20~120。普通光柵和旋轉(zhuǎn)折變光柵均為K周期光纖光柵。帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器可通過扭曲普通單模光纖來改變其帶寬。 本發(fā)明還提出了前述帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的制作方法，其制作步驟如下-1)用光柵夾持機構，將待寫入的普通單模光纖分別在中間位置和右端頭位置固定；2) 按設計要求，順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)固定普通單模光纖右端的光柵夾持機構，使普通單 模光纖右段扭曲至需要的角度并固定；3) 按設計要求在普通單模光纖的左段和右段同時寫入光纖光柵；4) 松開光柵夾持機構，普通單模光纖右段恢復至自由狀態(tài)，則普通單模光纖左段和右段 分別形成普通光纖段和扭曲光纖段；5) 根據(jù)需要的長度切割扭曲光纖段，帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器制作完成。 普通單模光纖右段扭曲的圈數(shù)乘以360度后除以扭曲長度所得值大于6°/mm。步驟2)中，普通單模光纖右段扭曲的角度為1440° 3600°，即扭曲的圈數(shù)為4至10圈。 步驟3)中寫入普通單模光纖左段的光纖光柵的光柵周期、光柵周期數(shù)按設計要求可 調(diào)，但每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180°;寫入普通單模光纖右段的光纖光柵，每條光 柵的折射率變化覆蓋角度為180°,光柵周期A-0.5mtn，光柵周期數(shù)為50。 步驟5)中，切割扭曲光纖段的長度至100 150mm。本發(fā)明的有益技術效果是提供了一種動態(tài)可調(diào)的新型光纖濾波器，該濾波器可對諧振峰 帶寬進行調(diào)節(jié)，具有結構簡單、制作方便、成本低廉、控制靈活、插入損耗小的優(yōu)點。


圖l、本發(fā)明帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的結構示意圖；圖2、中心波長為1548.8^ 的普通長周期光纖光柵傳輸譜；圖3、旋轉(zhuǎn)長周期光纖光柵的傳輸譜；圖4、本發(fā)明帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的傳輸譜；圖5、帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器帶寬動態(tài)調(diào)諧過程的實驗圖；具體實施方式
本發(fā)明結合普通光纖光柵和扭曲光纖光柵的寫入方法，在普通光纖上設計制作出一種全 新的光纖光柵結構，基于該結構，設計形成了一種波長帶寬可動態(tài)調(diào)節(jié)的帶寬可調(diào)的全光纖 帶阻濾波器。從結構上可以看出，本發(fā)明的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器由普通光柵段和旋轉(zhuǎn)折變光柵段兩部分組成，其譜線是普通光柵和旋轉(zhuǎn)折變光柵譜線的疊加普通光柵形成具有特定波 長的一個損耗峰；旋轉(zhuǎn)折變光柵由于拍頻作用，形成兩個波長具有一定關系的損耗峰，且其 兩峰之間凸起的波長剛好與普通長周期光纖光柵的峰值波長相吻合；于是兩種光柵效果相互 疊加后，普通光柵的損耗峰剛好抵消掉旋轉(zhuǎn)光柵兩峰之間的凸起，形成具有一定帶寬的帶阻 濾波器；使用時，給該帶阻濾波器施加正向或者反向的扭曲，這種帶阻濾波器的帶寬就可以 連續(xù)調(diào)節(jié)，在一定的幅度時，其波長調(diào)節(jié)范圍可達20ww，就得到了帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾 波器。其制作方法為1) 用光柵夾持機構，將待寫入的普通單模光纖分別在中間位置和右端頭位置固定；2) 按設計要求，順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)固定普通單模光纖右端的光柵夾持機構，使普通單 模光纖右段扭曲至需要的角度并固定；3) 按設計要求在普通單模光纖的左段和右段同時寫入光纖光柵；4) 松開光柵夾持機構，普通單模光纖右段恢復至自由狀態(tài)，則普通單模光纖左段和右段 分別形成普通光纖段1和扭曲光纖段2;5) 根據(jù)需要的長度切割扭曲光纖段，帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器制作完成。 光纖扭曲的圈數(shù)和長度應滿足的條件是扭曲圈數(shù)乘以360度后除以扭曲長度所得值大于6°/mm。寫入光柵的方法可采用高頻C02激光脈沖單邊寫入法或其它寫入方法。旋轉(zhuǎn)折變光柵的光柵周期的選擇取決于設計的濾波器的中心波長位置， 一般光柵周期A可在0.3-0.8mm之間選擇，光柵周期數(shù)在20-120之間選擇。普通光柵的光柵周期A可在0.3-0.8mm之間選擇，光柵周期數(shù)在20-120之間選擇；普通光柵的參數(shù)選擇條件是普通光柵的損耗峰要能濾掉旋轉(zhuǎn)折變光柵兩個諧振峰的中間突出部分。參見圖1，制作出的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器，其結構為普通單模光纖的左半段按一定周期分布有若干條普通光柵，每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180°;普通單模光纖的右半段按一定周期分布有若干條旋轉(zhuǎn)折變光柵，每條旋轉(zhuǎn)折變光柵的折射率變化覆蓋角度為180°，每條旋轉(zhuǎn)折變光柵的位置都相對于前一條旋轉(zhuǎn)折變光柵順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)一定的 角度，所有旋轉(zhuǎn)折變光柵共同形成360。的旋轉(zhuǎn)折變光柵周期，即各條旋轉(zhuǎn)折變光柵旋轉(zhuǎn)的角 度總和為360°。參見圖2、 3，圖2所示為左段普通光柵的傳輸譜，其光柵周期為0.589mw、周期數(shù)為25， 中心波長為1548.8"w，其透射譜的特征為由于模式耦合，形成一個具有特定波長的損耗峰。 圖3所示為右段旋轉(zhuǎn)折變光柵的傳輸譜，其光柵周期為0.57mw、周期數(shù)為50，扭曲圈數(shù)為 6.5圈，扭曲長度為30cm，光纖扭曲的圈數(shù)乘以360度后除以扭曲長度所得值為7.87mm，它 大于67mrn。該旋轉(zhuǎn)折變光柵的特征為還原之前形成的一個具有一定波長的損耗峰，分裂 為兩個獨立的損耗峰。這種旋轉(zhuǎn)折變光柵與以前的長周期光纖光柵在成柵機理上具有本質(zhì)的 區(qū)別，這種旋轉(zhuǎn)折變光柵是光柵寫入周期和扭曲調(diào)制周期所構成的兩種光柵拍頻后形成的， 它的諧振峰具有兩個獨立的諧振峰。參見圖4，旋轉(zhuǎn)折變光柵由于拍頻作用，形成兩個波長具有一定關系的損耗峰，普通光 柵形成中心波長為1548.8"m的一個損耗峰，剛好與旋轉(zhuǎn)折變光柵兩峰之間凸起的波長相吻 合。于是兩種光柵效果相互疊加后，普通光柵的損耗峰剛好抵消掉旋轉(zhuǎn)折變光柵兩峰之間的 凸起，形成具有一定帶寬的帶阻濾波器。由圖中可知，該帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器平坦 度很好，幅度能達到12dB，改進工藝后，效果會更好。參見圖5，圖中所示為帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器施加扭曲為-0.5圈、0圈、0.5圈、1.0圈、1.5圈(即-180°、 0。、 180°、 360°、 540°)時候的透射譜，當給該帶寬可調(diào)的全光纖 帶阻濾波器施加正向或者反正的扭曲時，普通光柵的諧振峰移動，同時加上旋轉(zhuǎn)折變光柵的 倆諧振峰的分開和合攏，改變了濾波器的帶寬，從而實現(xiàn)濾波器的可調(diào)。由圖中可知，隨著 給濾波器施加的扭曲的增大減小，濾波器的帶寬減小或者增大，這由寫入時的扭曲方向和施 加扭曲的方向共同決定。
權利要求
1、一種帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器，其特征在于普通單模光纖的左半段按一定周期分布有若干條普通光柵，每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180°，光柵位置不變；普通單模光纖的右半段按一定周期分布有若干條旋轉(zhuǎn)折變光柵，每條旋轉(zhuǎn)折變光柵的折射率變化覆蓋角度為180°，每條旋轉(zhuǎn)折變光柵的位置都相對于前一條旋轉(zhuǎn)折變光柵順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)一定的角度，所有旋轉(zhuǎn)折變光柵共同形成360°的旋轉(zhuǎn)折變光柵周期，即各條旋轉(zhuǎn)折變光柵旋轉(zhuǎn)的角度總和為360°。
2、 根據(jù)權利要求1所述的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器，其特征在于旋轉(zhuǎn)折變光柵的 光柵周期A為0.3~0.8mm，光柵周期數(shù)為20~120。
3、 根據(jù)權利要求1所述的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器，其特征在于普通光柵和旋轉(zhuǎn) 折變光柵均為長周期光纖光柵。
4、 根據(jù)權利要求1所述的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器，其特征在于帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器可通過扭曲普通單模光纖來改變其帶寬。
5、 一種帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的制作方法，其特征在于制作歩驟如下-1) 用光柵夾持機構，將待寫入的普通單模光纖分別在中間位置和右端頭位置固定；2) 按設計要求，順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)固定普通單模光纖右端的光柵夾持機構，使普通單 模光纖右段扭曲至需要的角度并固定；3) 按設計要求在普通單模光纖的左段和右段同時寫入光纖光柵；4) 松開光柵夾持機構，普通單模光纖右段恢復至自由狀態(tài)，則普通單模光纖左段和右段 分別形成普通光纖段(1)和扭曲光纖段(2);5) 根據(jù)需要的長度切割扭曲光纖段，帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器制作完成。
6、 根據(jù)權利要求5所述的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的制作方法，其特征在于普通 單模光纖右段扭曲的圈數(shù)乘以360度后除以扭曲長度所得值大于6fl/mm。
7、 根據(jù)權利要求5所述的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的制作方法，其特征在于步驟2) 中，普通單模光纖右段扭曲的角度為1440° 3600°，即扭曲的圈數(shù)為4至IO圈。
8、 根據(jù)權利要求5所述的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的制作方法，其特征在于步驟3) 中寫入普通單模光纖左段的光纖光柵的光柵周期、光柵周期數(shù)按設計要求可調(diào)，但每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180°;寫入普通單模光纖右段的光纖光柵，每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180。，光柵周期A-0.5mm，光柵周期數(shù)為50。
9、 根據(jù)權利要求5所述的帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器的制作方法，其特征在于步驟 5)中，切割扭曲光纖段的長度至100 150mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶寬可調(diào)的全光纖帶阻濾波器及其制作方法，其結構為普通單模光纖的左半段按一定周期分布有若干條普通光柵，每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180°，光柵位置不變；普通單模光纖的右半段按一定周期分布有若干條旋轉(zhuǎn)折變光柵，每條光柵的折射率變化覆蓋角度為180°，每條光柵的位置都相對于前一條光柵順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)一定的角度，所有光柵共同形成360°的旋轉(zhuǎn)折變光柵周期。本發(fā)明的有益技術效果是提供了一種動態(tài)可調(diào)的新型光纖濾波器，該濾波器可對諧振峰帶寬進行調(diào)節(jié)，具有結構簡單、制作方便、成本低廉、控制靈活、插入損耗小的優(yōu)點。
文檔編號G02B6/02GK101620294SQ20091010443
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權日2009年7月24日
發(fā)明者史翠華, 濤 朱, 饒云江 申請人:重慶大學