一種基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器的制造方法
【專利摘要】一種基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器，由寬帶光源、薩格奈克環(huán)、耦合器B、光譜分析儀、相位調制器、模擬信號發(fā)生器、單模光纖、光電探測器和頻譜分析儀組成，薩格奈克環(huán)由3dB耦合器A、偏振控制器和填充液體的光子晶體光纖組成，薩格奈克環(huán)中的光子晶體光纖進行液體填充，通過改變溫度使其雙折射率發(fā)生改變，從而影響薩格奈克環(huán)透射譜的波長間隔，進而改變輸入光的波長間隔，使濾波器的通帶中心頻率連續(xù)可調諧。本發(fā)明的優(yōu)點是：該微波光子濾波器結構簡單、易于實施，通過對薩格奈克環(huán)中的光子晶體光纖填充液體然后改變溫度即可實現(xiàn)濾波器通帶中心頻率的連續(xù)調諧，動態(tài)響應范圍大；制作技術成熟且成本低，有利于推廣應用。
【專利說明】一種基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于微波光子濾波【技術領域】，特別是一種基于光子晶體光纖薩格奈克 (Sagnac)環(huán)的微波光子濾波器。

【背景技術】
[0002] 微波光子濾波器是微波光子學的一個重要分支，它將輸入的射頻（RF)信號通過調 制器調制到光信號上，在光域對RF信號進行處理，最后通過光接收器輸出濾波后的微波信 號。采用這種方法具有低損耗、高帶寬、不受電磁干擾、重量輕和支持高采樣頻率的優(yōu)勢，這 些顯著優(yōu)勢使微波光子濾波系統(tǒng)成為寬帶射頻信號處理中的熱點技術而倍受國際關注。近 年來研究學者對其進行深入研究，已獲得許多實驗成果，諸如：可調諧微波光子濾波器、可 重構微波光子濾波器、抽頭系數(shù)為負數(shù)的微波光子濾波器和抽頭系數(shù)為復數(shù)微波光子濾波 器等。而光子晶體光纖具有優(yōu)異的調諧特性，在超短脈沖、光纖傳感、光纖激光器及濾波器 等領域有重要的應用，將其引入微波光子濾波器的多波長光源或延遲單元中，必將極大的 改善其系統(tǒng)特性。
[0003] 可調諧微波光子濾波器與傳統(tǒng)微波濾波器相比，具有靈活度高，動態(tài)響應范圍大， 成本低等優(yōu)點。微波光子濾波器的可調諧性至關重要，也是此領域中的研究熱點，但是存在 調諧范圍小、不能連續(xù)可調的問題。常見的方法是使用可調諧延遲線、使用可調諧的調制器 等器件，但是這些方法一般都要配上成本較高的可調諧光源，應用起來還有一定困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供了一種結構簡單、制作技術成熟且可調 諧的基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)（Sagnac)的微波光子濾波器，該濾波器通過對薩格奈克 環(huán)中的光子晶體光纖進行液體填充然后改變溫度使其雙折射率發(fā)生變化，進而影響到薩格 奈克梳狀濾波器的波長間隔，最終可實現(xiàn)濾波器通帶中心頻率的可調諧。
[0005] 本發(fā)明的技術方案： 一種基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器，由寬帶光源、薩格奈克環(huán)、f禹合 器B、光譜分析儀、相位調制器、模擬信號發(fā)生器、單模光纖、光電探測器和頻譜分析儀組成， 薩格奈克環(huán)由3dB耦合器A、偏振控制器和填充液體的光子晶體光纖組成，耦合器A的端口 c、d與偏振控制器和光子晶體光纖構成回路，寬帶光源通過光纖與耦合器A的輸入端口 a連 接，耦合器A的輸出端口 b通過光纖與耦合器B的輸入端口 e連接，耦合器B的輸出端口 g 通過光纖與光譜分析儀連接，耦合器B的輸出端口 f通過光纖與相位調制器連接，相位調制 器輸出端通過光纖依次與單模光纖、光電探測器串聯(lián)連接，模擬信號發(fā)生器通過導線與相 位調制器連接，光電探測器的輸出端口通過導線與頻譜分析儀連接。
[0006] 所述寬帶光源的輸出光譜范圍為1450_1650nm ;薩格奈克環(huán)中光子晶體光纖的長 度取值范圍為l-15m ;;耦合器A、B均為3dB耦合器；單模光纖的長度為5-30km。
[0007] 所述光子晶體光纖中的填充液體為Cargille實驗室制備的型號為Cat. 19340的 折射率匹配液，該液體在室溫下的折射率為1. 5143,溫度系數(shù)為-0. 000393tr1 ;進行選擇 性填充液體時，首先在電子顯微鏡下用石蠟將光纖端面的空氣孔堵住，再用針管將空氣孔 打通，然后將這一光纖端面放入需要填充的液體中，從光纖的另一端面抽取空氣孔中的空 氣，使液體進入空氣孔中完成填充；填充液體的溫度調節(jié)范圍為20-80°C。
[0008] -種所述基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器的應用，用于使切割寬 帶光源后輸出的信號光的波長間隔可調諧，通過調節(jié)偏振控制器的旋轉角度和改變填充液 體的溫度來調節(jié)光子晶體光纖的有效雙折射率，最終實現(xiàn)濾波器通帶中心頻率的連續(xù)可調 諧。
[0009] 本發(fā)明的工作機理： 根據(jù)對薩格奈克環(huán)中的光子晶體光纖進行液體填充然后改變溫度可以得到其雙折射 率由^^連續(xù)變化到&?2，由于薩格奈克梳狀濾波器的波長間隔為

【權利要求】
1. 一種基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器，其特征在于：由寬帶光源、 薩格奈克環(huán)、耦合器B、光譜分析儀、相位調制器、模擬信號發(fā)生器、單模光纖、光電探測器和 頻譜分析儀組成，薩格奈克環(huán)由3dB耦合器A、偏振控制器和填充液體的光子晶體光纖組 成，耦合器A的端口 c、d與偏振控制器和光子晶體光纖構成回路，寬帶光源通過光纖與耦合 器A的輸入端口 a連接，耦合器A的輸出端口 b通過光纖與耦合器B的輸入端口 e連接，耦 合器B的輸出端口 g通過光纖與光譜分析儀連接，耦合器B的輸出端口 f通過光纖與相位 調制器連接，相位調制器輸出端通過光纖依次與單模光纖、光電探測器串聯(lián)連接，模擬信號 發(fā)生器通過導線與相位調制器連接，光電探測器的輸出端口通過導線與頻譜分析儀連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器，其特征在 于：所述寬帶光源的輸出光譜范圍為1450-1650nm;薩格奈克環(huán)中光子晶體光纖的長度取 值范圍為l-15m ;;耦合器A、B均為3dB耦合器；單模光纖的長度為5-30km。
3. 根據(jù)權利要求1所述基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器，其特征在 于：所述光子晶體光纖中的填充液體為Cargille實驗室制備的型號為Cat. 19340的折射率 匹配液，該液體在室溫下的折射率為1. 5143,溫度系數(shù)為-0. 0003931^1 ;進行選擇性填充 液體時，首先在電子顯微鏡下用石蠟將光纖端面的空氣孔堵住，再用針管將空氣孔打通，然 后將這一光纖端面放入需要填充的液體中，從光纖的另一端面抽取空氣孔中的空氣，使液 體進入空氣孔中完成填充；填充液體的溫度調節(jié)范圍為20-80°C。
4. 一種如權利要求1所述基于光子晶體光纖薩格奈克環(huán)的微波光子濾波器的應用，其 特征在于：用于使切割寬帶光源后輸出的信號光的波長間隔可調諧，通過調節(jié)偏振控制器 的旋轉角度和改變填充液體的溫度來調節(jié)光子晶體光纖的有效雙折射率，最終實現(xiàn)濾波器 通帶中心頻率的連續(xù)可調諧。
【文檔編號】G02F1/01GK104280898SQ201410557674
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權日:2014年10月21日
【發(fā)明者】曹曄, 陳磊, 童崢嶸 申請人:天津理工大學