專利名稱：窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信，光傳感，光電子，以及其他一切應(yīng)用到光波長(zhǎng)鎖定，光波長(zhǎng)路 由，光譜測(cè)量的領(lǐng)域，特別是指一種窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器。
背景技術(shù)：
在光通信，光傳感，光譜測(cè)量領(lǐng)域中，光濾波器作為其中的關(guān)鍵器件被廣泛使用。 可調(diào)諧光濾波器對(duì)一定范圍內(nèi)的特定波長(zhǎng)具有實(shí)時(shí)選擇通過的作用，是光通信和光傳感中 不可或缺的重要元件。可調(diào)諧光濾波器種類繁多，其中光纖FP濾波器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可調(diào)諧范圍大、濾 波帶寬窄，被廣泛應(yīng)用于光通信和光傳感領(lǐng)域。光纖FP濾波器內(nèi)部通常安裝有壓電晶體， 通過調(diào)節(jié)壓電晶體兩端的電壓，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖FP濾波器中心波長(zhǎng)的調(diào)諧。然而，光纖FP 濾波器即使工作在恒定電壓下，仍然會(huì)由于應(yīng)力、環(huán)境溫度等原因?yàn)V波器腔長(zhǎng)發(fā)生飄移，從 而導(dǎo)致濾波器中心波長(zhǎng)的不穩(wěn)定。常用的光纖FP濾波器控制方法是將濾波后的信號(hào)光分 出一路，利用這路信號(hào)反饋控制光纖FP濾波器，使濾波器的中心波長(zhǎng)始終鎖定在信號(hào)光功 率最強(qiáng)的波長(zhǎng)位置上。這種方法對(duì)于頻率范圍較小的信號(hào)光能起到較好的濾波作用，然而 當(dāng)信號(hào)光的頻率范圍大于濾波器的帶寬，此方法無法實(shí)現(xiàn)濾波器中心波長(zhǎng)穩(wěn)定的調(diào)諧從而 無法正常的濾波。本發(fā)明將參考光通道和信號(hào)通道光相互分離，通過反饋技術(shù)，將濾波器中心波長(zhǎng) 鎖定在參考光的波長(zhǎng)上，不僅解決了光纖FP濾波器中心波長(zhǎng)飄移的問題，而且可以實(shí)現(xiàn)濾 波器中心波長(zhǎng)穩(wěn)定的調(diào)諧，得到了一種帶寬窄、調(diào)諧范圍大、濾波中心波長(zhǎng)穩(wěn)定的可調(diào)諧光 濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題本發(fā)明窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，設(shè)計(jì)緊密結(jié)構(gòu)，利用光纖耦合器將參考光通道 和信號(hào)光通道相互分離，最終將濾波器中心波長(zhǎng)鎖定至參考光波長(zhǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的 濾波。技術(shù)方案一種窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，包括一光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器，其第一光端口通過光纖與第一光纖耦合器的第一 光端口連接，該第一光纖耦合器的另兩個(gè)端口分別為參考光輸入端和信號(hào)光輸出端，參考 光輸入端與光纖連接，信號(hào)光輸出端與光纖連接；一第二光纖耦合器，其第一光端口為信號(hào)光輸入端，與光纖連接；其第二光端口通 過光纖與光探測(cè)器的輸入端連接，該光探測(cè)器將參考光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通過第一電通道 將電信號(hào)傳送至控制電路；該第二光纖耦合器的第三光端口通過光纖與光纖FP腔可調(diào)諧 光濾波器的第二光端口連接；一控制電路，該控制電路輸出一個(gè)控制信號(hào)，通過第二電通道將控制信號(hào)加載在光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的一電極上。其中光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的濾波帶寬為1GHz。其中通過調(diào)節(jié)光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的電極兩端的電壓，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部 FP腔長(zhǎng)度的調(diào)諧，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其濾波中心波長(zhǎng)位置的調(diào)諧。其中光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器包含的第一、第二光端口中的一個(gè)光端口作為光 的輸入端而另一個(gè)光端口作為光的輸出端使用，或?qū)蓚€(gè)光端口同時(shí)作為光的輸入端和輸 出端使用。其中第二光纖耦合器為97% -3%耦合器，其第二光端口和第三光端口之間的傳 輸功率比例為3%，其第一光端口與第三光端口之間的傳輸功率比例為97%。其中第一光纖耦合器為50% -50%耦合器，其第一光端口與參考光輸入端及信號(hào) 光輸出端之間的傳輸功率比例都為50%。其中參考光和信號(hào)光同時(shí)經(jīng)過光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器、第二光纖耦合器和第 一光纖耦合器，且參考光和信號(hào)光傳播方向相反。其中控制電路輸出電信號(hào)至光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的電極，通過反饋控制，使 光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的中心波長(zhǎng)始終鎖定在參考光的波長(zhǎng)上。其中利用第二光纖耦合器和第一光纖耦合器，使參考光和信號(hào)光在同一光路中反 向傳播后相互分離，當(dāng)光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的中心波長(zhǎng)鎖定至參考光波長(zhǎng)后，信號(hào)光 可以被穩(wěn)定的濾波且不受參考光影響。本發(fā)明的有益效果是通過反饋控制，光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的中心波長(zhǎng)被鎖 定在參考光波長(zhǎng)上，通過改變參考光的波長(zhǎng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器中心波長(zhǎng) 的調(diào)諧。通過光纖耦合器d和e，將信號(hào)光通道和參考光通道相互分離，使信號(hào)光和參考光 互不影響，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的穩(wěn)定濾波。本發(fā)明不僅解決了光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器中 心波長(zhǎng)在溫度及應(yīng)力等因素的影響下的飄移題，而且可以實(shí)現(xiàn)濾波器中心波長(zhǎng)大范圍的穩(wěn) 定的調(diào)諧，得到了一種帶寬窄、調(diào)諧范圍大、濾波中心波長(zhǎng)穩(wěn)定的可調(diào)諧光濾波器。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中圖1是本發(fā)明窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器的功能結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明的產(chǎn)品操作面板示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1描述了本發(fā)明原理；圖2示意了本發(fā)明的具體產(chǎn)品操作面板，在實(shí)際使用本發(fā) 明時(shí)，使用者將通過對(duì)此面板的直接操作使本發(fā)明發(fā)揮效用。本發(fā)明提供的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，是基于利用參考光信號(hào)強(qiáng)度對(duì)光纖FP 濾波器進(jìn)行反饋控制從而在調(diào)節(jié)參考光頻率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器中心波長(zhǎng)的調(diào)諧；如圖1 所示，包括一光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a，該光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的濾波帶寬為 1GHz，決定了本發(fā)明為一種窄帶寬的光濾波器；通過調(diào)節(jié)光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的電 極兩端的電壓，本發(fā)明可以調(diào)整FP腔可調(diào)諧光濾波器a內(nèi)部FP腔的長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其濾 波中心波長(zhǎng)位置的調(diào)諧。本發(fā)明按功能可以劃分為三個(gè)通道參考光通道、信號(hào)光通道及電控制通道。參考光通道組成如下光纖h和第一光纖耦合器e的參考光輸入端s連接構(gòu)成 參考光的輸入端；第一光纖耦合器e的第一光端口 t與光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的第一 光端口 ο通過光纖1連接，使參考光功率的50%輸入光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a ；光纖FP 腔可調(diào)諧光濾波器a的第二光端口 η通過光纖k和第二光纖耦合器d的第三光端口 q相互 連接，然后通過第二光纖耦合器d的第二光端口 ρ將經(jīng)過濾波后的參考光功率的3%送入光 探測(cè)器C。信號(hào)光通道組成如下光纖i和第二光纖耦合器d的第一光端口 r連接構(gòu)成信 號(hào)光的輸入端；第二光纖耦合器d的第三光端口 q與光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的第二光 端口 η通過光纖k連接，使信號(hào)光功率的97%輸入光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a ；光纖FP腔 可調(diào)諧光濾波器a的第一光端口 ο通過光纖1和第一光纖耦合器e的第一光端口 t相互連 接，然后通過第一光纖耦合器e的信號(hào)光輸出端u和光纖g將經(jīng)過濾波后的信號(hào)光功率的 50%輸出。電控制通道組成如下光探測(cè)器c將參考光功率轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通過第一電通 道f將電信號(hào)傳送至控制電路b ；控制電路b輸出一個(gè)控制信號(hào)，通過第二電通道m(xù)將控制 信號(hào)加載在光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的一電極上。在本發(fā)明中，光纖FP腔可調(diào)諧光濾 波器a的第一、第二光端口 0和11同時(shí)作為參考光(信號(hào)光)的輸入端和輸出端使用，故參 考光和信號(hào)光傳播方向相反。參考光和信號(hào)光同時(shí)經(jīng)過光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a、第二 光纖耦合器d和第一光纖耦合器e，且利用第二光纖耦合器d和第一光纖耦合器e，使參考 光和信號(hào)光在同一光路中反向傳播后相互分離。光探測(cè)器c將參考光功率的變化轉(zhuǎn)化為電 信號(hào)，并通過第一電通道f將電信號(hào)傳送至控制電路b，控制電路b輸出一個(gè)合適的控制信 號(hào)，通過第二電通道m(xù)將控制信號(hào)加載在光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的電極上。通過反饋 控制，濾波器中心波長(zhǎng)被鎖定在參考光波長(zhǎng)上，鎖定后，信號(hào)光可以被穩(wěn)定的濾波且不受參 考光影響，從而最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)濾波器中心波長(zhǎng)的調(diào)諧和對(duì)信號(hào)光的濾波。
應(yīng)用時(shí)，對(duì)于帶寬較寬、連續(xù)頻率成分連續(xù)或間隔很窄的待濾波的信號(hào)光(如自 發(fā)輻射噪聲光源)，使用者首先需要選擇外腔式可調(diào)諧激光器作為本發(fā)明的輔助設(shè)備，將外 腔式可調(diào)諧光源作為參考光接入本發(fā)明的參考光輸入端口(Ref) 4 (參閱圖2、。然后按下自 動(dòng)搜索按鈕(Auto search) 7，或者通過手動(dòng)控制按鈕5 (波長(zhǎng)加)、6(波長(zhǎng)減)調(diào)節(jié)濾波器 中心波長(zhǎng)位置?？刂齐娐吠ㄟ^調(diào)節(jié)光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器電極兩端的電壓，將濾波器中 心波長(zhǎng)鎖定到參考光的波長(zhǎng)上。液晶顯示屏1實(shí)時(shí)顯示濾波器的中心波長(zhǎng)位置，波長(zhǎng)增加 顯示燈8和波長(zhǎng)減小顯示燈9實(shí)時(shí)表示目前正在執(zhí)行波長(zhǎng)增加或波長(zhǎng)減小。當(dāng)濾波器中心 波長(zhǎng)鎖定至參考光波長(zhǎng)后，鎖定顯示燈10將被點(diǎn)亮，同時(shí)液晶顯示屏1顯示當(dāng)前濾波器的 中心波長(zhǎng)。鎖定完成后，可以將待濾波的信號(hào)光通過信號(hào)光輸入端口 2接入濾波器，濾波后 的信號(hào)光從信號(hào)光輸出端口 3接出。通過以上的操作，本發(fā)明可以快速的將參考光的中心 頻率與光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的濾波中心頻率嚴(yán)格鎖定，即利用頻率穩(wěn)定的參考光光 源將原本不穩(wěn)定的光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器a的中心波長(zhǎng)穩(wěn)定下來，這樣就克服了光纖FP 腔可調(diào)諧光濾波器的濾波中心波長(zhǎng)在應(yīng)力及溫度等因素的影響下飄移的問題。同時(shí)，使用 者只需調(diào)節(jié)參考光的頻率，即可快速的調(diào)節(jié)濾波中心波長(zhǎng)至使用者想要的頻率位置。對(duì)于 帶寬較窄、頻率成分分散的信號(hào)光(比如使用者需要濾出FP激光器出射光的某一個(gè)縱模)， 使用者無需使用任何輔助設(shè)備，只需將信號(hào)光接入?yún)⒖脊廨斎攵丝?Ref) 4，信號(hào)光輸入端 口 2作為濾波的輸出端，信號(hào)光輸出端口 3閑置，即只利用本發(fā)明內(nèi)部的參考光通道和電控 制通道來實(shí)現(xiàn)濾波。然后通過手動(dòng)控制按鈕5 (波長(zhǎng)加)、6 (波長(zhǎng)減)調(diào)節(jié)濾波器中心波長(zhǎng)位置至使用者希望濾波的頻率位置附近，此時(shí)本發(fā)明將自動(dòng)調(diào)節(jié)濾波中心波長(zhǎng)從而將待濾 波的光濾出，完成鎖定濾波后，鎖定顯示燈10將被點(diǎn)亮，同時(shí)液晶顯示屏1顯示當(dāng)前濾波器 的中心波長(zhǎng)。 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，包括一光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器，其第一光端口通過光纖與第一光纖耦合器的第一光端 口連接，該第一光纖耦合器的另兩個(gè)端口分別為參考光輸入端和信號(hào)光輸出端，參考光輸 入端與光纖連接，信號(hào)光輸出端與光纖連接；一第二光纖耦合器，其第一光端口為信號(hào)光輸入端，與光纖連接；其第二光端口通過光 纖與光探測(cè)器的輸入端連接，該光探測(cè)器將參考光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通過第一電通道將電 信號(hào)傳送至控制電路；該第二光纖耦合器的第三光端口通過光纖與光纖FP腔可調(diào)諧光濾 波器的第二光端口連接；一控制電路，該控制電路輸出一個(gè)控制信號(hào)，通過第二電通道將控制信號(hào)加載在光纖 FP腔可調(diào)諧光濾波器的一電極上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的 濾波帶寬為IGHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中通過調(diào)節(jié)光纖FP腔可調(diào)諧光 濾波器的電極兩端的電壓，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部FP腔長(zhǎng)度的調(diào)諧，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其濾波中心波 長(zhǎng)位置的調(diào)諧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器包 含的第一、第二光端口中的一個(gè)光端口作為光的輸入端而另一個(gè)光端口作為光的輸出端使 用，或?qū)蓚€(gè)光端口同時(shí)作為光的輸入端和輸出端使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中第二光纖耦合器為97%-3% 耦合器，其第二光端口和第三光端口之間的傳輸功率比例為3%，其第一光端口與第三光端 口之間的傳輸功率比例為97%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中第一光纖耦合器為 50% -50%耦合器，其第一光端口與參考光輸入端及信號(hào)光輸出端之間的傳輸功率比例都 為 50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中參考光和信號(hào)光同時(shí)經(jīng)過光 纖FP腔可調(diào)諧光濾波器、第二光纖耦合器和第一光纖耦合器，且參考光和信號(hào)光傳播方向 相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中控制電路輸出電信號(hào)至光纖 FP腔可調(diào)諧光濾波器的電極，通過反饋控制，使光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的中心波長(zhǎng)始終 鎖定在參考光的波長(zhǎng)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，其中利用第二光纖耦合器和第一 光纖耦合器，使參考光和信號(hào)光在同一光路中反向傳播后相互分離，當(dāng)光纖FP腔可調(diào)諧光 濾波器的中心波長(zhǎng)鎖定至參考光波長(zhǎng)后，信號(hào)光可以被穩(wěn)定的濾波且不受參考光影響。
全文摘要
一種窄帶寬的可調(diào)諧光濾波器，包括一光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器，其第一光端口通過光纖與第一光纖耦合器的第一光端口連接，該第一光纖耦合器的另兩個(gè)端口分別為參考光輸入端和信號(hào)光輸出端，參考光輸入端與光纖連接，信號(hào)光輸出端與光纖連接；一第二光纖耦合器，其第一光端口為信號(hào)光輸入端，與光纖連接；其第二光端口通過光纖與光探測(cè)器的輸入端連接，該光探測(cè)器將參考光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并通過第一電通道將電信號(hào)傳送至控制電路；該第二光纖耦合器的第三光端口通過光纖與光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的第二光端口連接；一控制電路，該控制電路輸出一個(gè)控制信號(hào)，通過第二電通道將控制信號(hào)加載在光纖FP腔可調(diào)諧光濾波器的一電極上。
文檔編號(hào)G02F1/03GK102062956SQ20091023784
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者常波, 王禮賢, 祝寧華, 袁海慶, 鞠昱 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所