專利名稱：液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種可調(diào)諧窄帶濾波器，本發(fā)明也涉及一種光纖液晶光子晶體 可調(diào)諧窄帶濾波器的制作方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代信息社會中，隨著需要傳輸?shù)男畔⒘坎粩嘣黾樱藗儗νㄐ啪W(wǎng)的要求也 不斷提高。密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)是提供高速、大容量光纖通信系統(tǒng)的最佳方式， 隨著DWDM在光通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，單根光纖所需容納的通道數(shù)越來越多，為了對多 通道中的某一個波長進(jìn)行處理，就必須使用復(fù)用和解復(fù)用器。目前實現(xiàn)復(fù)用和解復(fù)用器 的方法很多，主要有薄膜濾光片、陣列波導(dǎo)光柵等等，但這些都是不可調(diào)諧濾波器。然 而，未來的光網(wǎng)絡(luò)將朝著智能、靈活和可配置性方面發(fā)展，而具備可調(diào)諧功能的濾波器 則是實現(xiàn)這一趨勢的重要器件?，F(xiàn)在研究的可調(diào)諧濾波器主要包括聲光可調(diào)諧濾波 器，壓電陶瓷法布里-玻羅干涉濾波器，馬赫曾德爾干涉濾波器等。聲光可調(diào)諧濾波器 可調(diào)諧范圍大于100納米，但它們的帶寬不夠窄。壓電陶瓷法布里 玻羅干涉濾波器， 雖然有足夠大的可調(diào)諧范圍和窄的帶寬，但卻由于要求非常高的定位精度使得制作很困 難。馬赫曾德爾干涉濾波器有非常窄的帶寬，但截止深度不夠。目前，對于液晶光子晶體濾波器的研究都是在玻璃基板上鍍制多層介質(zhì)膜來實 現(xiàn)窄帶濾波功能的。而在實際的光通訊中都是基于光纖通訊的，這樣就會帶來玻璃器件 與光纖耦合困難的問題，并且由于玻璃的使用還會導(dǎo)致光能量損失嚴(yán)重。當(dāng)前也有人將液晶直接注入光子晶體光纖中進(jìn)行調(diào)諧研究，這種結(jié)構(gòu)可以用作 帶通濾波器，但不能用于窄帶濾波器。且光子晶體光纖中的液晶不能人為控制，液晶處 于混亂排列，從而導(dǎo)致液晶的利用率降低即同等厚度液晶波長調(diào)諧范圍減少，因此液晶 在光纖中注入的深度一般達(dá)到20毫米。并且，由于液晶處于混亂排列，液晶的光散射增 強(qiáng)，使得光損失達(dá)到約15-40dB/厘米。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種容易與光纖通訊系統(tǒng)耦合的液晶光子晶體光纖可調(diào) 諧窄帶濾波器。本發(fā)明的目的還在于提供一種液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器的制 作方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器包括兩根光子晶體光纖，在每根光 子晶體光纖的一個斷面上交替鍍制有二氧化硅和二氧化鈦介質(zhì)膜，對介質(zhì)膜端面進(jìn)行光 敏自組裝膜處理后再進(jìn)行紫外光偏振化處理的兩根光子晶體光纖的帶有介質(zhì)膜的端面對 接，對接處注有液晶。本發(fā)明的液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器還可以包括1、每根光子晶體光纖的一個斷面的二氧化硅和二氧化鈦介質(zhì)膜的層數(shù)相同，分別為3-5層。2、每根光子晶體光纖的對接處間距在775納米以內(nèi)。本發(fā)明的液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器是采用這樣的方法制作的(1)選擇兩根端面平整的核心為實心的光子晶體光纖在其端面?zhèn)劝?550納米的 光學(xué)厚度交替鍍制相同層數(shù)的二氧化硅和二氧化鈦膜；(2)對介質(zhì)膜端面進(jìn)行光敏自組裝膜處理后，進(jìn)行紫外光偏振化處理；(3)利用光纖夾、微移臺與顯微鏡將鍍有多層膜的光子晶體光纖按端面處對接， 間距控制在775納米；(4)將液晶加熱到清亮點(diǎn)后注入兩根光子晶體光纖的接口處；(5)利用外加磁場對光子晶體光纖接口處的液晶進(jìn)行控制。本發(fā)明的液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器是將多層介質(zhì)膜直接鍍制在光子 晶體光纖端面上形成一維光子晶體，在介質(zhì)膜上進(jìn)行光敏自組裝膜處理后在紫外光下進(jìn) 行偏振化處理。將兩個做過同樣處理的光子晶體光纖按介質(zhì)膜側(cè)對接，對接處注入液 晶，將其放入變化的磁場中可實現(xiàn)波長調(diào)諧功能。本發(fā)明的方法制備的這種液晶光子晶體光纖可調(diào)諧濾波器，穩(wěn)定重復(fù)性好，可 在5 30°C溫度區(qū)間處于最佳工作狀態(tài)，很容易進(jìn)行計算機(jī)控制波長輸出。相對于聲光可調(diào)諧濾波器，壓電陶瓷法布里-玻羅干涉濾波器，馬赫曾德爾干 涉濾波器等，本發(fā)明的液晶光子晶體光纖濾波器具有容易耦合、可與全光網(wǎng)絡(luò)匹配、結(jié) 構(gòu)簡單、低壓驅(qū)動、沒有機(jī)械運(yùn)動、體積小等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出了解決這種器件之間不易耦合的問題，并且可以大大降低光損失。 本發(fā)明中提出了在光子晶體光纖端面直接鍍制多層介質(zhì)膜的方法，提出了一種新型的液 晶光子晶體光纖濾波器。本發(fā)明提出了利用光控對液晶取向的方法，使得液晶在微觀系統(tǒng)中的排列可以 人為控制，從而提高液晶利用率，減少液晶層厚度，降低光損耗。


圖1是本發(fā)明中液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式結(jié)合圖1，本發(fā)明的液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器包括兩根光子晶體光纖 1、二氧化硅2、二氧化鈦3、取向膜4、液晶4。本發(fā)明的液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器是采用這樣的方法來制備的(1)選擇兩根核心為實心的端面平整度優(yōu)于10納米的光子晶體光纖，利用 H447700-7型箱式鍍膜機(jī)，在光子晶體光纖端面一側(cè)，分別交替鍍制厚度為265納米和 165納米的二氧化硅和二氧化鈦膜，共鍍5對；(2)在光子晶體光纖介質(zhì)膜端面醮沾濃度為聚乙烯醇(PVA)水溶液，將光子 晶體光纖放置在攝氏100度的烘箱中洪20分鐘，隨后把光子晶體光纖端面浸泡到0.5毫克 /毫升的酰氯無水甲苯溶液中(保持溫度40°C)，20分鐘后取出，乙醇沖洗，氮?dú)獯蹈桑?3)將處理好的光子晶體光纖端面在線性偏振紫外光下進(jìn)行垂直端面照射20分鐘。紫外光源為400瓦的Hg-Xe燈，其后放置Glan-Talor棱鏡得到線性偏振紫外光，在 波長297納米處光強(qiáng)為0.30毫瓦/平方厘米；(4)利用光纖夾、納米微移臺與顯微鏡將鍍有多層膜的光子晶體光纖按端面處對 接，要求光控處理的取向膜的取向方向相平行，間距控制在775納米；(5)將在近紅外波段折射率各向異性值為0.19的純向列相液晶(RDP-92975，大 日本油墨公司)加熱到清亮點(diǎn)后注入兩根光子晶體光纖的接口處；(6)利用通電螺線管對光子晶體光纖接口處的液晶進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器，包括兩根光子晶體光纖，其特征是 在每根光子晶體光纖的一個斷面上交替鍍制有二氧化硅和二氧化鈦介質(zhì)膜，對介質(zhì)膜端 面進(jìn)行光敏自組裝膜處理后再進(jìn)行紫外光偏振化處理的兩根光子晶體光纖的帶有介質(zhì)膜 的端面對接，對接處注有液晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器，其特征是每根光 子晶體光纖的一個斷面的二氧化硅和二氧化鈦介質(zhì)膜的層數(shù)相同，分別為3-5層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器，其特征是每根 光子晶體光纖的對接處間距在775納米以內(nèi)。
4.一種液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器的制作方法，其特征是(1)選擇兩根端面平整的核心為實心的光子晶體光纖在其端面?zhèn)劝?550納米的光學(xué) 厚度交替鍍制相同層數(shù)的二氧化硅和二氧化鈦膜；(2)對介質(zhì)膜端面進(jìn)行光敏自組裝膜處理后，進(jìn)行紫外光偏振化處理；(3)利用光纖夾、微移臺與顯微鏡將鍍有多層膜的光子晶體光纖按端面處對接，間距 控制在775納米；(4)將液晶加熱到清亮點(diǎn)后注入兩根光子晶體光纖的接口處；(5)利用外加磁場對光子晶體光纖接口處的液晶進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種液晶光子晶體光纖可調(diào)諧窄帶濾波器及其制作方法。是將多層介質(zhì)膜直接鍍制在光子晶體光纖端面上形成一維光子晶體，在介質(zhì)膜上進(jìn)行光敏自組裝膜處理后在紫外光下進(jìn)行偏振化處理。將兩個做過同樣處理的光子晶體光纖按介質(zhì)膜側(cè)對接，對接處注入液晶，將其放入變化的磁場中可實現(xiàn)波長調(diào)諧功能。本發(fā)明解決了濾波器與光通訊系統(tǒng)耦合困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有機(jī)械運(yùn)動的缺點(diǎn)，同時解決了微觀系統(tǒng)中液晶控制困難的問題。本發(fā)明的可調(diào)諧窄帶濾波器具有容易耦合，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)諧范圍大，成本低，易與全光網(wǎng)絡(luò)匹配等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02F1/13GK102012573SQ201010559078
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉曉頎, 劉永軍, 孫偉民, 張伶俐 申請人:哈爾濱工程大學(xué)