專利名稱：全光纖平坦濾波器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全光纖平坦濾波器，屬于光纖通信、儀器儀表領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光通信網(wǎng)路需要不斷地提高工作性能和降低運(yùn)營 成本，其核心技術(shù)就在于光波導(dǎo)器件的微型化、集成化和規(guī)?；?，而且未來的全光網(wǎng)絡(luò)需要 能夠?qū)崿F(xiàn)各種功能的新型光波導(dǎo)器件。同時(shí)，隨著波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的問世，光通信的通 信容量和傳輸速率不斷增加。這就要求光波導(dǎo)器件的性能不斷提高，尤其是光濾波器?；谖h(huán)諧振器的光濾波器滿足了上述要求，其具有體積小、功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡潔等 的優(yōu)點(diǎn)，非常適于大規(guī)模單片緊密集成，而且，能夠?qū)崿F(xiàn)上下話路選擇、色散補(bǔ)償、相位濾波 等功能，具有精確的中心工作波長、平坦的通帶、低損耗、大的動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)。利用微環(huán)制 作的有源和無源器件一直在光纖通信領(lǐng)域發(fā)揮著重大的作用。目前，薄膜干涉濾波器、陣列波導(dǎo)光柵濾波器和法布里-珀羅濾波器及光纖光柵 布拉格濾波器是最常用的光濾波器。薄膜干涉濾波器原理簡單，是依賴于從薄層束反射的 許多光波之間的干涉效應(yīng)，有成熟的鍍膜工藝，但其波長選擇性較差，平坦性不高，同時(shí)該 濾波器與光纖通信系統(tǒng)的匹配性不好；陣列波導(dǎo)光柵濾波器是平面波導(dǎo)集成型濾波器中一 種，該濾波器可以靈活地對(duì)任意波長的信號(hào)進(jìn)行選擇，大大提高了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)性，但陣 列波導(dǎo)光柵和光開關(guān)的價(jià)格十分昂貴，且穩(wěn)定性不高，同時(shí)，該濾波器的平坦性有待進(jìn)一步 的提高；法布里-珀羅濾波器及光纖布拉格光柵濾波器都屬于全光纖型濾波器，都是直接 以光纖為基底，通過引入放大、波長選擇等功能來完成對(duì)光信號(hào)的處理，它們不僅具有插損 低、封裝容易等優(yōu)點(diǎn)，但是布里-珀羅濾波器和光纖布拉格光柵濾波器的輸出光譜的平坦 性仍然不是很好，都需要進(jìn)一步的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是基于當(dāng)前光濾波器的平坦性能不高，從而提出了一 種具有很好的平坦性的全光纖平坦濾波器。本發(fā)明解決技術(shù)其問題所采用的技術(shù)方案是全光纖平坦濾波器是在具有三個(gè)折射率相同的纖芯的三芯光纖上設(shè)有第一環(huán)形 波導(dǎo)、第二環(huán)形波導(dǎo)、第三環(huán)形波導(dǎo)，三個(gè)環(huán)形波導(dǎo)的的結(jié)構(gòu)、光程和折射率相同；第一環(huán)形 波導(dǎo)和第二環(huán)形波導(dǎo)串聯(lián)，第一波導(dǎo)和第三波導(dǎo)并聯(lián)。第一波導(dǎo)的右臂和第三波導(dǎo)的左臂重合，第一波導(dǎo)的上端和第二波導(dǎo)的下端相 連。一種全光纖平坦濾波器的制作過程，該制作過程包括以下步驟步驟一，取一根長度為1厘米到5厘米，包括相同折射率的第一芯子、第二芯子和 第三芯子的三芯光纖，其第一芯子和第二芯子中心之間及第二芯子和第三芯子中心之間的 距離都為20微米到30微米，第一芯子、第二芯子和第三芯子的中心線在一個(gè)平面內(nèi)，該光纖的第一包層內(nèi)部和第二包層內(nèi)部的材料摻有相同的摻雜元素。步驟二，配置一臺(tái)紫外激光器。步驟三，在三芯光纖上，任選一位置作為第一照射位置，在距離第一照射位置10 微米到1000微米處，設(shè)為第二照射位置。步驟四，使用紫外激光器逐個(gè)對(duì)第一照射位置中的和第二照射位置中的第二包層 內(nèi)部進(jìn)行照射，直到第一照射位置及第二照射位置中的第二包層內(nèi)部的折射率和雙芯光纖 的第二芯子及第三芯子的折射率相同，照射停止。步驟五，第一照射位置的第二包層內(nèi)部和第二照射位置的第二包層內(nèi)部及第二芯 子和第三芯子，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第一個(gè)環(huán)形波導(dǎo)。步驟六，在第一照射位置和第二照射位置之間或在第二照射位置上，選擇為第三 照射位置。步驟七，選擇第四照射位置，使得該照射位置與第三照射位置的距離等于第一照 射位置與第二照射位置的距離。步驟八，使用紫外激光器逐個(gè)對(duì)第三照射位置中的和第四照射位置中的第一包層 內(nèi)部進(jìn)行照射，直到第三照射位置及第四照射位置中的第一包層內(nèi)部的折射率和雙芯光纖 的第一芯子及第二芯子的折射率相同，照射停止。步驟九，第三照射位置的第一包層內(nèi)部和第四照射位置的第一包層內(nèi)部及第一芯 子和第二芯子，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第二個(gè)環(huán)形波導(dǎo)。步驟十，在三芯光纖上，選擇第五照射位置，該位置與第二照射位置的距離等于第 二照射位置與第一照射位置的距離。步驟十一，使用紫外激光器對(duì)第五照射位置中的第二包層內(nèi)部進(jìn)行照射，直到第 五照射位置中的第二包層內(nèi)部的折射率和雙芯光纖的第二芯子及第三芯子的折射率相同， 照射停止。步驟十二，第二照射位置的第二包層內(nèi)部和第五照射位置的第二包層內(nèi)部及第二 芯子和第三芯子，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第三個(gè)環(huán)形波導(dǎo)。步驟十三，第一個(gè)環(huán)形波導(dǎo)、第二個(gè)環(huán)形波導(dǎo)和第三個(gè)環(huán)形波導(dǎo)組成了濾波器中 的諧振部分，該諧振部分與第一芯子及第三芯子組成基于微環(huán)諧振器的全光纖平坦濾波
ο三芯光纖的第一和第二包層內(nèi)部材料的摻雜元素為Ge和B、Ge或P。紫外光激光器包括ArF準(zhǔn)分子激光器、KrF準(zhǔn)分子激光器或(X)2激光器。本發(fā)明所具有的有益效果如下本發(fā)明提出了一種全光纖平坦濾波器。該濾波器是基于多個(gè)微環(huán)諧振器級(jí)聯(lián)的全 光纖濾波器，其具有體積小、功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡潔等的優(yōu)點(diǎn)，非常適于大規(guī)模單片緊密集成，能 夠?qū)崿F(xiàn)上下話路選擇、色散補(bǔ)償、相位濾波等功能，具有精確的中心工作波長、平坦的通帶、 低損耗、大的動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)。該濾波器不僅具有插損低、無偏振依賴性、封裝容易等優(yōu)點(diǎn)， 而且由于不需要特殊的材料和昂貴的設(shè)備，其制作成本較低。同時(shí)，由于濾波器中的環(huán)形波 導(dǎo)是基于動(dòng)態(tài)傳輸?shù)墓鈦硇纬芍C振效應(yīng)，因此該濾波器與其他類型的全光纖濾波器(如法 布里-珀羅諧振器)相比，平坦性能更加優(yōu)越。


圖1為全光纖平坦濾波器的制作示意圖。圖2為圖1的A-A剖面圖。圖3為全光纖平坦濾波器的制作的右視圖。圖4和圖5為全光纖平坦濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例一，一種全光纖平坦濾波器的制作方法，該制作方法包括以下步驟步驟一，取一根長度為1厘米，包括折射率都為1. 461的第一芯子11、第二芯子12 和第三芯子13的三芯光纖，其第一芯子11和第二芯子12中心之間及第二芯子12和第三 芯子13中心之間的距離都為30微米，第一芯子11、第二芯子12和第三芯子13的中心線 在一個(gè)平面內(nèi)，該光纖的第一包層內(nèi)部22和第二包層內(nèi)部23的材料摻有相同的摻雜元素 Ge0步驟二，配置一臺(tái)紫外激光器4，該紫外激光器采用ArF準(zhǔn)分子激光器。步驟三，在三芯光纖上，任選一位置作為第一照射位置31，在距離第一照射位置 31有10微米處，設(shè)為第二照射位置32。步驟四，使用紫外激光器4逐個(gè)對(duì)第一照射位置31中的和第二照射位置32中的 第二包層內(nèi)部23進(jìn)行照射，直到第一照射位置31及第二照射位置32中的第二包層內(nèi)部23 的折射率和雙芯光纖的第二芯子12及第三芯子13的折射率相同，照射停止。步驟五，第一照射位置31的第二包層內(nèi)部23和第二照射位置32的第二包層內(nèi)部 23及第二芯子12和第三芯子13，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第一個(gè)環(huán)形波導(dǎo)51。步驟六，在三芯光纖上，選擇第三照射位置33，使得第三照射位置33與第二照射 位置32重合。步驟七，在三芯光纖上，選擇第四照射位置34，使得第四照射位置34與第一照射 位置31重合。步驟八，使用紫外激光器4逐個(gè)對(duì)第三照射位置33中的和第四照射位置34中的 第一包層內(nèi)部22進(jìn)行照射，直到第三照射位置33及第四照射位置34中的第一包層內(nèi)部22 的折射率和雙芯光纖的第一芯子11及第二芯子12的折射率相同，照射停止。步驟九，第三照射位置33的第一包層內(nèi)部22和第四照射位置34的第一包層內(nèi)部 22及第一芯子11和第二芯子12，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第二個(gè)環(huán)形波導(dǎo)52。步驟十，在三芯光纖上，選擇第五照射位置35，該位置與第二照射位置32的距離 等于第二照射位置32與第一照射位置31的距離，都為10微米。步驟十一，使用紫外激光器4對(duì)第五照射位置35中的第二包層內(nèi)部23進(jìn)行照射， 直到第五照射位置35中的第二包層內(nèi)部23的折射率和雙芯光纖的第二芯子12及第三芯 子13的折射率相同，照射停止。步驟十二，第二照射位置32的第二包層內(nèi)部23和第五照射位置35的第二包層內(nèi) 部23及第二芯子12和第三芯子13，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第三個(gè)環(huán)形波導(dǎo) 53。
步驟十三，第一個(gè)環(huán)形波導(dǎo)51、第二個(gè)環(huán)形波導(dǎo)52和第三個(gè)環(huán)形波導(dǎo)53組成了濾 波器中的諧振部分，該諧振部分與第一芯子11及第三芯子13組成基于微環(huán)諧振器的全光 纖平坦濾波器，如圖4所示。實(shí)施例二，一種全光纖平坦濾波器的制作方法，該制作方法包括以下步驟步驟一，取一根長度為5厘米，包括折射率都為1. 462的第一芯子11、第二芯子12 和第三芯子13的三芯光纖，其第一芯子11和第二芯子12中心之間及第二芯子12和第三 芯子13中心之間的距離都為20微米，第一芯子11、第二芯子12和第三芯子13的中心線在 一個(gè)平面內(nèi)，該光纖的第一包層內(nèi)部22和第二包層內(nèi)部23的材料摻有相同的摻雜元素Ge 和B。步驟二，配置一臺(tái)紫外激光器4，該紫外激光器采用KrF準(zhǔn)分子激光器。步驟三，在三芯光纖上，任選一位置作為第一照射位置31，在距離第一照射位置 31有1000微米處，設(shè)為第二照射位置32。步驟四，使用紫外激光器4逐個(gè)對(duì)第一照射位置31中的和第二照射位置32中的 第二包層內(nèi)部23進(jìn)行照射，直到第一照射位置31及第二照射位置32中的第二包層內(nèi)部23 的折射率和雙芯光纖的第二芯子12及第三芯子13的折射率相同，照射停止。步驟五，第一照射位置31的第二包層內(nèi)部23和第二照射位置32的第二包層內(nèi)部 23及第二芯子12和第三芯子13，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第一個(gè)環(huán)形波導(dǎo)51。步驟六，在三芯光纖上，選擇第三照射位置33，使得第三照射位置33與第一照射 位置31相距800微米，與第二照射位置32相距200微米。步驟七，在三芯光纖上，選擇第四照射位置34，使得第四照射位置34與第一照射 位置31相距200微米，與第二照射位置32相距1200微米。步驟八，使用紫外激光器4逐個(gè)對(duì)第三照射位置33中的和第四照射位置34中的 第一包層內(nèi)部22進(jìn)行照射，直到第三照射位置33及第四照射位置34中的第一包層內(nèi)部22 的折射率和雙芯光纖的第一芯子11及第二芯子12的折射率相同，照射停止。步驟九，第三照射位置33的第一包層內(nèi)部22和第四照射位置34的第一包層內(nèi)部 22及第一芯子11和第二芯子12，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第二個(gè)環(huán)形波導(dǎo)52。步驟十，在三芯光纖上，選擇第五照射位置35，該位置與第二照射位置32的距離 等于第二照射位置32與第一照射位置31的距離，都為1000微米。步驟十一，使用紫外激光器4對(duì)第五照射位置35中的第二包層內(nèi)部23進(jìn)行照射， 直到第五照射位置35中的第二包層內(nèi)部23的折射率和雙芯光纖的第二芯子12及第三芯 子13的折射率相同，照射停止。步驟十二，第二照射位置32的第二包層內(nèi)部23和第五照射位置35的第二包層內(nèi) 部23及第二芯子12和第三芯子13，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第三個(gè)環(huán)形波導(dǎo) 53。步驟十三，第一個(gè)環(huán)形波導(dǎo)51、第二個(gè)環(huán)形波導(dǎo)52和第三個(gè)環(huán)形波導(dǎo)53組成了濾 波器中的諧振部分，該諧振部分與第一芯子11及第三芯子13組成全光纖平坦濾波器，如圖 5所示。實(shí)施例三與實(shí)施例一和二的區(qū)別為步驟一，取一根長度為3厘米，包括折射率都為1. 463的第一芯子11、第二芯子12和第三芯子13的三芯光纖，其第一芯子11和第二芯子12中心之間及第二芯子12和第三 芯子13中心之間的距離都為25微米，第一芯子11、第二芯子12和第三芯子13的中心線在 一個(gè)平面內(nèi)，該光纖的第一包層內(nèi)部22和第二包層內(nèi)部23的材料摻有相同的摻雜元素P。步驟二，配置一臺(tái)紫外激光器4，該紫外激光器采用(X)2激光器。步驟三，在三芯光纖上，任選一位置作為第一照射位置31，在距離第一照射位置 31有300微米處，設(shè)為第二照射位置32。步驟六，在三芯光纖上，選擇第三照射位置33，使得該位置與第一照射位置31相 距150微米，與第二照射位置32相距150微米.步驟七，在三芯光纖上，選擇第四照射位置34，使得該位置與第一照射位置31相 距150微米，與第二照射位置32相距450微米。步驟十，在三芯光纖上，選擇第五照射位置35，該位置與第二照射位置32的距離 等于第二照射位置32與第一照射位置31的距離，都為300微米。實(shí)施例三所得到的全光纖平坦濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖為圖5。上述實(shí)施方式中，使用的三芯光纖是按照設(shè)計(jì)要求定做的，該設(shè)計(jì)要求是包括相 同折射率的第一芯子11、第二芯子12和第三芯子13的三芯光纖，其第一芯子11和第二芯 子12中心之間及第二芯子12和第三芯子13中心之間的距離都為20微米到30微米，第一 芯子11、第二芯子12和第三芯子13的中心線在一個(gè)平面內(nèi)，該光纖的第一包層內(nèi)部22和 第二包層內(nèi)部23的材料摻有相同的摻雜元素。
權(quán)利要求
1.一種全光纖平坦濾波器，其特征在于，該濾波器是在具有三個(gè)折射率相同的纖芯的 三芯光纖上設(shè)有第一環(huán)形波導(dǎo)(51)、第二環(huán)形波導(dǎo)(52)、第三環(huán)形波導(dǎo)(53)，三個(gè)環(huán)形波 導(dǎo)的的結(jié)構(gòu)、光程和折射率相同；第一環(huán)形波導(dǎo)(51)和第二環(huán)形波導(dǎo)(5 串聯(lián)，第一波導(dǎo) (51)和第三波導(dǎo)(53)并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全光纖平坦濾波器，其特征在于，第一波導(dǎo)(51)的右臂 和第三波導(dǎo)(5 的左臂重合，第一波導(dǎo)(51)的上端和第二波導(dǎo)(5 的下端相連。
3.—種全光纖平坦濾波器的制作方法，其 特征在于，該制作方法包括以下步驟步驟一，取一根長度為1厘米到5厘米，包括相同折射率的第一芯子(11)、第二芯子 (12)和第三芯子(13)的三芯光纖，其第一芯子(11)和第二芯子(12)中心之間及第二芯 子(12)和第三芯子(13)中心之間的距離都為20微米到30微米，第一芯子(11)、第二芯子 (12)和第三芯子(1 的中心線在一個(gè)平面內(nèi)，該光纖的第一包層內(nèi)部0 和第二包層內(nèi) 部的材料摻有相同的摻雜元素；步驟二，配置一臺(tái)紫外激光器；步驟三，在三芯光纖上，任選一位置作為第一照射位置(31)，在距離第一照射位置 (31) 10微米到1000微米處，設(shè)為第二照射位置(32)；步驟四，使用紫外激光器(4)逐個(gè)對(duì)第一照射位置(31)中的和第二照射位置(32)中 的第二包層內(nèi)部03)進(jìn)行照射，直到第一照射位置(31)及第二照射位置(32)中的第二包 層內(nèi)部03)的折射率和雙芯光纖的第二芯子(12)及第三芯子(13)的折射率相同，照射停 止；步驟五，第一照射位置(31)的第二包層內(nèi)部和第二照射位置(3 中的第二包層 內(nèi)部03)及第二芯子(12)和第三芯子(13)，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第一個(gè)環(huán) 形波導(dǎo)(51)；步驟六，在第一照射位置(31)和第二照射位置(32)之間或在第二照射位置(32)上， 選擇為第三照射位置(33)；步驟七，選擇第四照射位置(34)，使得該照射位置與第三照射位置(33)的距離等于第 一照射位置(31)與第二照射位置(32)的距離；步驟八，使用紫外激光器(4)逐個(gè)對(duì)第三照射位置(3 中的和第四照射位置(34)中 的第一包層內(nèi)部02)進(jìn)行照射，直到第三照射位置(33)及第四照射位置(34)中的第一包 層內(nèi)部02)的折射率和雙芯光纖的第一芯子(11)及第二芯子(12)的折射率相同，照射停 止；步驟九，第三照射位置(3 的第一包層內(nèi)部0 和第四照射位置(34)的第一包層內(nèi) 部02)及第一芯子(11)和第二芯子(12)，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第二個(gè)環(huán)形 波導(dǎo)(52)；步驟十，在三芯光纖上，選擇第五照射位置(35)，該位置與第二照射位置(32)的距離 等于第二照射位置(32)與第一照射位置(31)的距離；步驟十一，使用紫外激光器(4)對(duì)第五照射位置(3 中的第二包層內(nèi)部進(jìn)行照 射，直到第五照射位置(35)中的第二包層內(nèi)部03)的折射率和雙芯光纖的第二芯子(12) 及第三芯子(13)的折射率相同，照射停止；步驟十二，第二照射位置(3 的第二包層內(nèi)部和第五照射位置(3 的第二包層內(nèi)部03)及第二芯子(12)和第三芯子(13)，由于折射率相同，在雙芯光纖中形成第三個(gè)環(huán) 形波導(dǎo)(53)；步驟十三，第一個(gè)環(huán)形波導(dǎo)(51)、第二個(gè)環(huán)形波導(dǎo)(5 和第三個(gè)環(huán)形波導(dǎo)(5 組成濾 波器中的諧振部分，該諧振部分與第一芯子(11)及第三芯子(1 組成全光纖平坦濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全光纖平坦濾波器的制作方法，其特征在于，步驟一中 的三芯光纖的第一包層內(nèi)部0 和第二包層內(nèi)部材料的摻雜元素為Ge和B、Ge或P。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種全光纖平坦濾波器的制作方法，其特征在于，步驟二中 的紫外光激光器包括=ArF準(zhǔn)分子激光器、KrF準(zhǔn)分子激光器或CO2激光器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全光纖平坦濾波器及其制作方法，屬于光纖通信、儀器儀表領(lǐng)域。其制作方法是使用紫外激光器(4)對(duì)包含了相同折射率的第一芯子(11)、第二芯子(12)和第三芯子(13)的三芯光纖上的第一至第五個(gè)照射位置進(jìn)行照射，使照射位置的折射率和第一芯子及第二芯子和第三芯子的折射率相同，從而在光纖的第一、第二包層內(nèi)部(22、23)中形成了三個(gè)級(jí)聯(lián)的第一、第二、第三環(huán)形波導(dǎo)(51、52、53)，三個(gè)級(jí)聯(lián)的環(huán)形波導(dǎo)和第一芯子(11)及第三芯子(13)組成全光纖平坦濾波器。本發(fā)明解決了濾波器的平坦性不好的問題，制作工藝簡單、靈活，能夠很好與通信光纖匹配，減小連接損耗，具有插損低、封裝容易等優(yōu)點(diǎn)，制作成本低。
文檔編號(hào)G02B6/293GK102096158SQ20101056006
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者劉超, 寧提綱, 李卓軒, 祁春慧, 裴麗, 趙瑞峰, 高嵩 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)