專利名稱：基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧 光濾波器。
背景技術(shù)：
光纖通信技術(shù)具有寬帶、高速、大容量和保密性強(qiáng)等特點(diǎn)，已在各種通信系統(tǒng)中得 到廣泛的應(yīng)用。超窄帶、大范圍可調(diào)諧的光濾波器在WDM (波分復(fù)用)、激光器等光器件中起 到越來越重要的作用。此類光濾波器主要有折疊式Sole (索克)濾波器、光纖光柵濾波器 和傳統(tǒng)單路結(jié)構(gòu)基于準(zhǔn)相位匹配晶體的Sole濾波器等。傳統(tǒng)折疊式Sole濾波器具有帶寬窄、透射率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用中其結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、波長不可調(diào)諧等缺點(diǎn)限制了它的使用。近年來，以FBG (光纖布拉格光柵)為代表 的反射式光纖光柵濾波器發(fā)展迅速，它具有帶寬窄、可調(diào)諧和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)于環(huán) 境敏感，調(diào)諧范圍小，也在一定程度上限制了其應(yīng)用。周期性極化鈮酸鋰(PPLN)材料是技術(shù)含量很高的非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換晶體。在 周期性極化鈮酸鋰晶體中，由于LiNbO3 (鈮酸鋰)晶體鐵電疇的周期性反轉(zhuǎn)使晶體的非線性 系數(shù)和電光系數(shù)等參量也得到了周期性的調(diào)制，利用這種周期性的調(diào)制可以來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)相位 匹配技術(shù)，可以大幅度提高如二次諧波等非線性效應(yīng)的轉(zhuǎn)換效率。基于這種準(zhǔn)相位匹配晶 體的可調(diào)諧濾波器也得到了廣泛的研究與應(yīng)用。基于這種準(zhǔn)相位匹配的可調(diào)諧濾波器具有 透射譜濾波、窄帶寬、調(diào)諧范圍大等優(yōu)點(diǎn)，但由于這種濾波器是基于偏振光濾波的，所以其 偏振相關(guān)損耗成為了不可避免的缺陷，嚴(yán)重影響了濾波效率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上濾波方法中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于準(zhǔn)相位匹配晶體的 偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，可以減小偏振相關(guān)損耗，顯著提高濾波效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，包括光源、光譜儀、光環(huán)形器、 偏振控制器、偏振分/合束器、準(zhǔn)相位匹配晶體、第一偏振器和第二偏振器，所述光環(huán)形器 的輸入端口連接光源，一個(gè)輸出端口連接光譜儀，其特征在于所述光環(huán)形器的另一個(gè)輸出 端口與偏振控制器相連接，所述偏振控制器與偏振分/合束器相連接，所述分/合束器的一 條輸出臂依次與所述第一光纖準(zhǔn)直器、第一偏振器，準(zhǔn)相位匹配晶體、第二偏振器、第二光 纖準(zhǔn)直器和所述分/合束器的另一條輸出臂相連接構(gòu)成一個(gè)光環(huán)路；所述第一偏振器與第 二偏振器的偏振方向相互垂直。上述光環(huán)形器的輸入輸出均為非偏振光。上述光環(huán)行器的輸出光波長通過改變所述準(zhǔn)相位匹配晶體的溫度而實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧。上述偏振分/合束器的兩個(gè)輸出端偏振方向分別與所述第一偏振器和第二偏振 器的偏振方向平行。
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本發(fā)明的工作原理
基于準(zhǔn)相位匹配晶體的SolC濾波器中心波長定義為 Λο = {n0 - ne)h.(ι)
其中/7。和化分別為尋常光和非尋常光的折射率，Λ為晶體的周期。將偏振分/合束器、光纖準(zhǔn)直器、偏振器、準(zhǔn)相位匹配晶體等器件組成一個(gè)光環(huán) 路。在偏振分/合束器中，把非偏振光分成兩束相互垂直的偏振光輸出進(jìn)入光環(huán)路，兩個(gè)偏 振方向的能量都得到了利用，從而減小了偏振相關(guān)損耗，實(shí)現(xiàn)濾波能量利用率的提高；光環(huán) 行器的輸入輸出都為非偏振光，實(shí)現(xiàn)了偏振無關(guān)；在周期Λ —定的情況下，通過改變準(zhǔn)相 位匹配晶體的溫度而改變其折射率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度可調(diào)諧。當(dāng)非偏振的入射光進(jìn)入偏振分/合束器后，分為兩束偏振方向相互垂直的偏振 光。調(diào)整其中一路光的偏振方向，使其與前偏振器的方向一致，然后調(diào)整另一路偏振光使其 與后偏振器的方向一致。當(dāng)兩束光沿著相對(duì)的方向進(jìn)入晶體，滿足相位匹配條件即式(1) 的波長，可以分別無損的通過晶體以及前后偏振器，即兩束波長相同但偏振方向相互垂直 的光在光路中對(duì)向傳輸，然后反向進(jìn)入偏振分/合束器進(jìn)行合束，合束后的非偏振光進(jìn)入 環(huán)形器并從環(huán)形器輸出端輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)
(1)利用偏振分/合束器形成光環(huán)路結(jié)構(gòu)，減小了偏振相關(guān)損耗，能夠顯著提高濾波器 的能量利用效率，輸出功率更高；
(2)輸入輸出光均為非偏振光；
(3)利用改變準(zhǔn)相位匹配晶體的溫度實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)，具有帶寬窄、調(diào)諧范圍大等特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是圖1示例在不同溫度的輸出光譜與傳統(tǒng)單路結(jié)構(gòu)Sole濾波器的輸出光譜 對(duì)比。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所涉及的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下 實(shí)施例一
參見圖1，一種基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，包括光源(1)、光譜 儀(2)、光環(huán)形器(3)、偏振控制器(4)、偏振分/合束器(5)、準(zhǔn)相位匹配晶體(8)、第一偏振 器(7 )和第二偏振器(9 )，光環(huán)形器(3 )的輸入端口連接光源(1)，一個(gè)輸出端口連接光譜儀 (2)，其特征在于所述光環(huán)形器(3)的另一個(gè)輸出端口與偏振控制器(4)相連接，所述偏振 控制器(4)與偏振分/合束器(5)相連接，所述偏振分/合束器(5)的一條輸出臂依次與所 述第一光纖準(zhǔn)直器(6)、第一偏振器(7)、準(zhǔn)相位匹配晶體(8)、第二偏振器(9)、第二光纖準(zhǔn) 直器(10)和所述偏振分/合束器(5)的另一輸出臂相連接構(gòu)成一個(gè)光環(huán)路；所述第一偏振 器(7)與第二偏振器(9)的偏振方向相互垂直。實(shí)施例二
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下所述光環(huán)形器(3)的輸入輸出均為非偏振光。所述光環(huán)行器(3)的輸出光波長通過改變所述準(zhǔn)相位匹配晶體(8)的溫度而實(shí)現(xiàn) 波長調(diào)諧。所述偏振分/合束器(5)的兩個(gè)輸出端偏振方向分別與所述第一偏振器(7)和第 二偏振器(9)的偏振方向平行。本實(shí)施例結(jié)合附圖并以傳統(tǒng)單路結(jié)構(gòu)Sole作為對(duì)比，通過驗(yàn)證試驗(yàn)進(jìn)一步來描 述本發(fā)明。參見圖1，光源(1)發(fā)出的非偏振光輸入光環(huán)行器(3)，通過偏振控制器(4)后進(jìn)入 偏振分/合束器(5)后，被分為兩束偏振方向相互垂直的線偏振光。調(diào)整第一光纖準(zhǔn)直器 (6)使其輸出線偏振光的偏振方向與第一偏振器(7)平行；調(diào)整第二光纖準(zhǔn)直器(10)使其 輸出線偏振光的偏振方向與第二偏振器(9)平行。經(jīng)過準(zhǔn)相位匹配晶體(8)后，滿足特定波 長而方向相對(duì)的兩束偏振光反向匯入偏振分/合束器(5 )進(jìn)行合束，經(jīng)過光環(huán)形器(3 )后可 以由光譜儀(2)探測(cè)到輸出的光譜。參見圖2，在相同的輸入光強(qiáng)的條件下，曲線(10)為傳統(tǒng)單路結(jié)構(gòu)的基于準(zhǔn)相位 匹配晶體的Sole濾波器在晶體溫度分別為40°C和45°C時(shí)的輸出光譜，中心波長分別為 1586. 4nm和1583. 2nm,曲線(11)為相同溫度下本發(fā)明的輸出光譜，通過比對(duì)可知本發(fā)明不 但實(shí)現(xiàn)了相同濾波效果，并且和傳統(tǒng)單路結(jié)構(gòu)有相同的溫度可調(diào)諧性。而且由于減小了偏 振相關(guān)損耗，輸出功率提高了約34%。
權(quán)利要求
1.一種基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，包括光源(1)、光譜儀(2)、 光環(huán)形器(3)、偏振控制器(4)、偏振分/合束器(5)、準(zhǔn)相位匹配晶體(8)、第一偏振器(7) 和第二偏振器(9)，第一光纖準(zhǔn)直器(6)和第二光纖準(zhǔn)直器(10)，所述光環(huán)形器(3)的輸入 端口連接光源(1)，一個(gè)輸出端口連接光譜儀(2)，其特征在于所述光環(huán)行器(3)的另一個(gè) 輸出端口與偏振控制器(4)相連接，所述偏振控制器(4)與偏振分/合束器(5)相連接，所 述偏振分/合束器(5)的一條輸出臂依次與第一光纖準(zhǔn)直器(6)、第一偏振器(7)、準(zhǔn)相位匹 配晶體(8)、第二偏振器(9)、第二光纖準(zhǔn)直器(10)和所述偏振分/合束器(5)的另一條輸 出臂相連接構(gòu)成一個(gè)光環(huán)路；所述第一偏振器(7)與第二偏振器(9)的偏振方向相互垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，其特征在 于所述光環(huán)形器(3)的輸入輸出均為非偏振光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，其特征在 于所述光環(huán)行器(3)的輸出光波長通過改變所述準(zhǔn)相位匹配晶體(8)的溫度而實(shí)現(xiàn)波長調(diào) 諧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，其特征在 于所述偏振分/合束器(5)的兩個(gè)輸出端偏振方向分別與所述第一偏振器(7)和第二偏振 器(9)的偏振方向平行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無關(guān)可調(diào)諧光濾波器，包括光源、光譜儀、光環(huán)形器、偏振控制器、偏振分/合束器、準(zhǔn)相位匹配晶體、第一偏振器和第二偏振器，第一光纖準(zhǔn)直器和第二光纖準(zhǔn)直器，光環(huán)形器的輸入端口連接光源，一個(gè)輸出端口連接光譜儀，所述的光環(huán)行器的另一個(gè)輸出端口與偏振控制器相連接，偏振控制器與偏振分/合束器相連接，偏振分/合束器的一條輸出臂依次與第一光纖準(zhǔn)直器、第一偏振器、準(zhǔn)相位匹配晶體、第二偏振器、第二光纖準(zhǔn)直器和所述偏振分/合束器的另一條輸出臂相連接構(gòu)成一個(gè)光環(huán)路；第一偏振器與第二偏振器的偏振方向相互垂直。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，減小了偏振相關(guān)損耗，可以顯著提高濾波能量利用率，增大輸出功率。
文檔編號(hào)G02F1/01GK102147535SQ20111004516
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者付興虎, 龐拂飛, 張倩武, 文建湘, 曾祥龍, 王廷云, 賀超 申請(qǐng)人:上海大學(xué)