[發(fā)明專利]基于準(zhǔn)相位匹配晶體的偏振無(wú)關(guān)可調(diào)諧光濾波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110045163.8
• 申請(qǐng)日: 2011-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102147535A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾祥龍;張倩武;賀超;付興虎;文建湘;龐拂飛;王廷云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/01
• 分類號(hào): G02F1/01
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

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(wú)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(lái)越重要的作用。此類光濾波器主要有折疊式Solc（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Solc濾波器等。

傳統(tǒng)折疊式Solc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(zhǎng)不可調(diào)諧等缺點(diǎn)限制了它的使用。近年來(lái)，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(lái)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(wú)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(wú)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(zhǎng)通過(guò)改變所述準(zhǔn)相位匹配晶體的溫度而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)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。

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(zhǎng)定義為：

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其中n_o和n_e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(wú)關(guān)；在周期Λ一定的情況下，通過(guò)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(zhǎng)，可以分別無(wú)損的通過(guò)晶體以及前后偏振器，即兩束波長(zhǎng)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(jiàn)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(zhǎng)可調(diào)，具有帶寬窄、調(diào)諧范圍大等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

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)Solc濾波器的輸出光譜對(duì)比。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所涉及的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖說(shuō)明如下：