一種多波長(zhǎng)光纖濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可編程的多波長(zhǎng)光纖濾波器，包括光子晶體光纖、第一單模光纖、第二單模光纖、控制電路和熱打印頭陣列，光子晶體光纖的空氣孔中充滿酒精，第一單模光纖和第二單模光纖分別連接于光子晶體光纖兩端，連接后的光子晶體光纖與熱打印頭陣列緊密貼合，熱打印頭陣列連接控制電路，控制電路連接有鍵盤，控制電路通過(guò)鍵盤的按鍵控制其相對(duì)應(yīng)的熱打印頭陣列的陣列點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了光譜自由范圍可編程控制調(diào)諧，具有動(dòng)態(tài)范圍大、調(diào)諧精度高、調(diào)節(jié)靈活、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，是一種透射譜頂部平坦的全光纖型多波長(zhǎng)濾波器。
【專利說(shuō)明】一種多波長(zhǎng)光纖濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖器件、光通信領(lǐng)域，涉及一種光纖濾波器，尤其是涉及一種基于酒 精填充的光子晶體光纖結(jié)合控制電路實(shí)現(xiàn)的光譜自由范圍可調(diào)的多波長(zhǎng)濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002] 全光纖型的功能器件是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，多波長(zhǎng)濾波器是波分復(fù)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵 器件之一。
[0003] 多波長(zhǎng)濾波器在波分復(fù)用系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，主要被用作多信道隔離濾波器 和波長(zhǎng)選擇濾波器等。常用的多波長(zhǎng)濾波器的實(shí)現(xiàn)方案包括晶體雙折射、陣列波導(dǎo)光柵和 馬赫曾德干涉儀（Mach-Zehnder interferometer)等，其中全光纖型的馬赫曾德干涉儀多 波長(zhǎng)濾波器可以很好的與現(xiàn)有的通信系統(tǒng)兼容，插入損耗較小，因而受到較多關(guān)注。
[0004] 現(xiàn)有的信道頻率間隔固定的濾波器無(wú)法適應(yīng)動(dòng)態(tài)的光通信系統(tǒng)，導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展受 到限制，因而在實(shí)際使用中存在諸多不便。而動(dòng)態(tài)可調(diào)的多波長(zhǎng)濾波器由于能夠?qū)崿F(xiàn)靈活 的濾波效果，所以它更能滿足實(shí)際的應(yīng)用需求，因此成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。一般的，實(shí)現(xiàn) 濾波器可調(diào)的方案包括機(jī)械調(diào)節(jié)、液晶調(diào)節(jié)和利用晶體的電光效應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)等，此外也有 人報(bào)道了基于熱致調(diào)諧的濾波器方案。針對(duì)全光纖型的馬赫曾德干涉儀這種結(jié)構(gòu)，熱致調(diào) 諧是一種可靠的備選方案。已有人報(bào)道了利用微加熱陣列對(duì)線性啁啾光纖光柵進(jìn)行加熱實(shí) 現(xiàn)了可開關(guān)的、離散的帶通濾波器，但是這種方案的缺點(diǎn)是信道數(shù)量很有限，而且其周期性 也未必能得到很好的保證。另外一方面，出于對(duì)信號(hào)高保真度和大的信號(hào)波長(zhǎng)漂移容忍度 的要求，頂部平坦的濾波器是實(shí)際應(yīng)用中所希望的，因?yàn)樗梢蕴岣咝盘?hào)的保真度以及增 強(qiáng)對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)漂移的容忍度，以往的方案基本是通過(guò)并聯(lián)或串聯(lián)兩個(gè)馬赫曾德干涉儀來(lái)實(shí) 現(xiàn)頂部平坦的濾波器，但是他們都沒(méi)提到其調(diào)諧性，因此降低了器件的靈活性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：
[0006] -、如何增強(qiáng)多波長(zhǎng)光纖濾波器的熱敏性；
[0007] 二、如何實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器自由光譜范圍的調(diào)諧。
[0008] 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多波長(zhǎng)光纖濾波器，該濾波器實(shí)現(xiàn)了光 譜自由范圍控制調(diào)諧，具有動(dòng)態(tài)范圍大、調(diào)諧精度高、調(diào)節(jié)靈活、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，是一種透 射譜頂部平坦的全光纖型多波長(zhǎng)濾波器。
[0009] 本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：
[0010] 一種多波長(zhǎng)光纖濾波器，包括光子晶體光纖、第一單模光纖、第二單模光纖、控制 電路和熱打印頭陣列，光子晶體光纖的空氣孔中灌入酒精，第一單模光纖和第二單模光纖 分別連接于光子晶體光纖兩端，連接后的光子晶體光纖與熱打印頭陣列緊密貼合，熱打印 頭陣列由密集的亞毫米量級(jí)的加熱單元構(gòu)成，熱打印頭陣列連接控制電路，由控制電路進(jìn) 行控制； toon] 控制電路包括單片機(jī)、電壓源、矩陣鍵盤和液晶顯示器，電壓源通過(guò)控制開關(guān)對(duì)單 片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)供電；單片機(jī)分別與熱打印頭陣列、矩陣鍵盤連接和液晶顯示器連接，由矩陣 鍵盤輸入控制指令控制熱打印頭陣列上對(duì)應(yīng)的發(fā)熱元件發(fā)熱，液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示鍵盤輸 入的指令和工作狀態(tài)；
[0012] 針對(duì)要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，在第一單模光纖與光子晶體光纖連接處，由于模 場(chǎng)失配，來(lái)自單模光纖的光不僅會(huì)激發(fā)起光子晶體光纖內(nèi)的基膜，也會(huì)有高階模（包層模） 產(chǎn)生，不同模式的有效折射率不同，經(jīng)光子晶體光纖傳輸后不同模式間會(huì)存在相位差，隨后 它們耦合進(jìn)第二單模光纖中，并在光子晶體光纖與第二單模光纖連接處發(fā)生干涉，形成周 期性的梳狀譜。相鄰兩個(gè)波峰或波谷之間的間隔為：Λλ βΚ?λν(Ληε--·υ，其中Aneff 為模式間的有效折射率差，L為干涉臂長(zhǎng)。當(dāng)給光子晶體光纖加熱時(shí)，由于同時(shí)存在熱光效 應(yīng)和熱膨脹效應(yīng)，所以△11#和1^都會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致濾波器的自由光譜范圍發(fā)生變化。為 了增強(qiáng)器件的熱敏性，本申請(qǐng)簡(jiǎn)單的在光子晶體光纖的空氣孔內(nèi)灌入酒精，由于酒精的熱 光系數(shù)（3. 94χ1(Γ4/Κ)比二氧化硅（8. 6χ1(Γ7Κ)的高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，所以該器件能有效地增強(qiáng) 外界溫度變化對(duì)其輸出光譜的影響，動(dòng)態(tài)范圍隨之增大，實(shí)現(xiàn)自由光譜范圍可調(diào)的多波長(zhǎng) 濾波器。
[0013] 針對(duì)要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題， 申請(qǐng)人:在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在輸出光譜中每一個(gè)周期 性的阻帶波谷附近還有另一個(gè)消光比要小很多的波谷，正是由于這個(gè)波谷的出現(xiàn)使得光譜 中波峰部位被拉平，實(shí)現(xiàn)了頂部相對(duì)平坦的多波長(zhǎng)濾波器。由于這些旁瓣波谷消光比很低， 而且其阻帶很窄，所以只要信號(hào)不落在這些旁瓣阻帶內(nèi)都不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的信號(hào)功率衰減。 本發(fā)明通過(guò)基于單片機(jī)的控制電路來(lái)控制每一個(gè)加熱陣列點(diǎn)的開啟或關(guān)閉，開啟則加熱， 使信號(hào)不落在這些旁瓣阻帶內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器自由光譜范圍的調(diào)諧。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：
[0015] 向前述光子晶體光纖的空氣孔中充入酒精的方法為注射器注入。
[0016] 前述光子晶體光纖、第一單模光纖和第二單模光纖通過(guò)毛細(xì)管構(gòu)建空間耦合的方 式連接。
[0017] 前述鍵盤可設(shè)置熱打印頭陣列的陣列點(diǎn)的加熱方式為：連續(xù)點(diǎn)陣加熱、離散點(diǎn)陣 加熱或者周期性加熱。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 本發(fā)明采用注射器注入的方法將酒精灌入到光子晶體光纖的空氣孔中，效率很 高，且填充得較均勻；由于在光子晶體光纖空氣孔內(nèi)灌入酒精后，受益于酒精較高的熱光系 數(shù)，器件的熱控性得到大大地增強(qiáng)，濾波器信道間隔的調(diào)諧范圍也得到了有效的提高。
[0020] 本發(fā)明的熱打印頭陣列通過(guò)電線與基于單片機(jī)的控制電路系統(tǒng)相連，通過(guò)控制電 路的按鍵輸入，可實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)陣列點(diǎn)開啟或關(guān)閉的控制。并且通過(guò)控制電路系統(tǒng)來(lái)設(shè)置 陣列點(diǎn)的加熱方式，包括加熱連續(xù)的多個(gè)點(diǎn)，或離散的點(diǎn)，或周期性的點(diǎn)等，因此可以采用 靈活多樣的加熱方式對(duì)輸出光譜進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了光電一體化的控制。
[0021] 本發(fā)明的輸出光譜中每一個(gè)周期性的阻帶波谷附近還有另一個(gè)消光比要小很多 的波谷，正是由于這個(gè)波谷的出現(xiàn)使得光譜中波峰部位被拉平，實(shí)現(xiàn)了頂部相對(duì)平坦的多 波長(zhǎng)濾波器。
[0022] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了光譜自由范圍控制調(diào)諧，透射譜頂部平坦的全光纖型多 波長(zhǎng)濾波器，且具有動(dòng)態(tài)范圍大，調(diào)諧精度高，調(diào)節(jié)靈活，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明所用的光子晶體光纖截面圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明應(yīng)用于試驗(yàn)中所得的波形圖。
[0026] 附圖標(biāo)記：1_第一單模光纖、2-光子晶體光纖、3-第二單模光纖、4-熱打印頭陣 列、5-控制電路、6-空氣孔。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 本實(shí)施例提供的一種多波長(zhǎng)光纖濾波器，結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，包括光子晶體光纖 2、第一單模光纖1、第二單模光纖3、控制電路5和熱打印頭陣列4,通過(guò)注射器向光子晶體 光纖2的空氣孔6中注入滿酒精。
[0029] 第一單模光纖1和第二單模光纖3分別連接于光子晶體光纖2兩端，光子晶體光 纖2、第一單模光纖1和第二單模光纖3通過(guò)毛細(xì)管構(gòu)建空間耦合的方式連接。
[0030] 連接后的光子晶體光纖2與熱打印頭陣列4緊密貼合，熱打印頭陣列4連接控制 電路5,控制電路5連接有鍵盤，控制電路5通過(guò)鍵盤的按鍵控制其相對(duì)應(yīng)的熱打印頭陣列 4的陣列點(diǎn)。鍵盤可設(shè)置熱打印頭陣列4的陣列點(diǎn)的加熱方式為：連續(xù)點(diǎn)陣加熱、離散點(diǎn)陣 加熱或者周期性加熱。
[0031] 控制電路5包括單片機(jī)、電壓源、矩陣鍵盤和液晶顯示器，電壓源通過(guò)控制開關(guān)對(duì) 單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)供電；單片機(jī)分別與熱打印頭陣列、矩陣鍵盤連接和液晶顯示器連接，由矩 陣鍵盤輸入控制指令控制熱打印頭陣列上對(duì)應(yīng)的發(fā)熱元件發(fā)熱，液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示鍵盤 輸入的指令和工作狀態(tài)；
[0032] 本實(shí)施例的工作原理為：
[0033] 來(lái)自第一單模光纖1的光束在與光子晶體光纖2的連接處，由于模場(chǎng)失配，會(huì)激發(fā) 起光子晶體光纖2中的基膜和高階模（包層模），特別是灌入酒精后，由于"纖芯"與"包層" 的有效折射率差減小了，所以這時(shí)可能存在多個(gè)高階模；不同的模式，即基膜和包層模（高 階模），具有不同的有效折射率，在光子晶體光纖2中傳輸后，不同模式間存在相位差，它們 會(huì)耦合到第二單模光纖3中并形成干涉，形成周期性的梳狀譜。
[0034] 相鄰兩個(gè)波峰或波谷之間的間隔為：Λ XFSK~ XV(Aneff*L)，其中Aneff為模式 間的有效折射率差，L為干涉臂長(zhǎng)。
[0035] 當(dāng)給光子晶體光纖2加熱時(shí)，由于同時(shí)存在熱光效應(yīng)和熱膨脹效應(yīng)，所以Aneff和 L都會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致濾波器的自由光譜范圍發(fā)生變化。
[0036] 為了增強(qiáng)器件的熱敏性，我們?cè)诠庾泳w光纖2的空氣孔內(nèi)灌入酒精，由于酒精 的熱光系數(shù)（3. 94χ1(Γ4/Κ)比二氧化硅（8. 6χ1(Γ7Κ)的高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，所以能有效地增強(qiáng)外 界溫度變化對(duì)其輸出光譜的影響，動(dòng)態(tài)范圍隨之增大，實(shí)現(xiàn)自由光譜范圍可調(diào)的多波長(zhǎng)濾 波器。
[0037] 由于每一個(gè)周期性的阻帶波谷附近都有一個(gè)消光比很低、帶寬很窄的波谷，正是 它的出現(xiàn)將透射光譜的波峰部位拉平，實(shí)現(xiàn)了頂部平坦的多波長(zhǎng)濾波器。
[0038] 本實(shí)施例為加熱40個(gè)連續(xù)陣列點(diǎn)，得到如圖3所示的濾波器透射譜，當(dāng)改變加熱 長(zhǎng)度時(shí)，模式間的光程差會(huì)發(fā)生變化，所以自由光譜范圍也會(huì)隨之改變，實(shí)現(xiàn)控制的濾波效 果。
[0039] 除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種多波長(zhǎng)光纖濾波器，其特征在于：包括光子晶體光纖、第一單模光纖、第二單模 光纖、控制電路和熱打印頭陣列，所述光子晶體光纖的空氣孔中灌入酒精，所述第一單模光 纖和所述第二單模光纖分別連接于所述光子晶體光纖兩端，所述連接后的光子晶體光纖與 熱打印頭陣列緊密貼合，所述熱打印頭陣列由密集的亞毫米量級(jí)的加熱單元構(gòu)成，所述熱 打印頭陣列連接控制電路，由控制電路進(jìn)行控制； 所述控制電路包括單片機(jī)、電壓源、矩陣鍵盤和液晶顯示器，所述電壓源通過(guò)控制開 關(guān)對(duì)所述單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)供電；所述單片機(jī)分別與所述熱打印頭陣列、矩陣鍵盤連接和液 晶顯示器連接，由所述矩陣鍵盤輸入控制指令控制所述熱打印頭陣列上對(duì)應(yīng)的發(fā)熱元件發(fā) 熱，所述液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示鍵盤輸入的指令和工作狀態(tài)； 來(lái)自第一單模光纖的光束在與光子晶體光纖的連接處，由于模場(chǎng)失配激發(fā)起光子晶體 光纖中的基膜和高階模，光子晶體光纖的空氣孔中灌入酒精后，由于光子晶體光纖的纖芯 與包層的有效折射率差減小了，就存在多個(gè)高階模，所述基膜和高階模具有不同的有效折 射率，所述基膜和高階模在光子晶體光纖中傳輸后，不同模式間存在相位差，所述基膜和高 階模會(huì)耦合到第二單模光纖中并形成干涉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多波長(zhǎng)光纖濾波器，其特征在于：向所述光子晶體光纖的 空氣孔中充入酒精的方法為注射器注入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多波長(zhǎng)光纖濾波器，其特征在于：所述光子晶體光纖、第一 單模光纖和第二單模光纖通過(guò)毛細(xì)管構(gòu)建空間耦合的方式連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的多波長(zhǎng)光纖濾波器，其特征在于：所述鍵盤可設(shè)置熱打印 頭陣列的陣列點(diǎn)的加熱方式為：連續(xù)點(diǎn)陣加熱、離散點(diǎn)陣加熱或者周期性加熱。
【文檔編號(hào)】G02F1/01GK104111543SQ201410251212
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】趙志勇, 朱冬宏, 田群, 周金龍 申請(qǐng)人:江蘇金迪電子科技有限公司