[發明專利]基于雙芯光纖的多波長光微分器

無效

• 申請號: 201210214662.X
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102736354A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 油海東;裴麗;寧提綱;李晶;李超;張嬋;陳宏堯
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;H04B10/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種多波長光微分器，涉及光纖通信、光纖傳感、光學信號處理技術，具體地講就是基于雙芯光纖的多波長光微分器。

背景技術

隨著通信和計算機技術的迅猛發展，通信信號速率越來越高，在電域對信號進行處理變得越來越困難，一種有效的解決方法是在光域對信號進行處理，基于這個目的，就需要開發設計一些光域的信號處理器件，光微分器就是其中一個非常重要的光學信號處理器件。光學微分器是一種能夠在光域對光信號的光場進行時間導數運算的全光器件，光微分器有其固有的一些優點，如制作簡單、成本低廉、插入損耗低、與偏振無關、與現有的光通信系統具有很高的兼容性、能夠處理Gbit甚至Tbit的高速率信號。正是因為光微分器固有的這些優點，因此光微分器在脈沖整形、微波信號的光域處理、圖象處理等領域具有廣泛的應用。

到目前為止，人們提出了多種光微分器實現方案。2005年，Kulishov等人在《Optics?Letters》發表文章《Long-period?fiber?gratings?as?ultrafast?optical?differentiators》，提出使用長周期光纖光柵來實現光微分器的方案。這種微分器能夠處理帶寬大于100GHz的光信號，當信號帶寬小于1GHz時，這種微分器具有很低的能量效率；另外由于長周期光纖光柵固有的對環境的敏感性，周圍環境的變化會對這種光微分器的工作性能造成很大的影響。2007年，Berger,?N.?K.等人在《Optics?Express》發表文章《Temporal?differentiation?of?optical?signals?using?a?phase-shifted?fiber?Bragg?grating》，提出使用相移布拉格光纖光柵來實現光微分器的方案，該方案使用兩個均勻的布拉格光纖光柵，這兩個光柵之間有嚴格的π相移。利用其反射譜的傳輸特性與一階光微分器的傳輸特性具有相似的特點，對光信號的光場提供時間一階微分。但該方案要求兩個光柵之間具有嚴格的π相移，因此實現困難。中國發明專利《基于硅基環形諧振腔的光微分器》（申請號：200810039557.0）利用硅基環形諧振腔來實現光微分器，當硅基環形諧振腔工作在臨界耦合狀態時，其頻譜特性和一階微分器具有很好的近似。但該發明制作困難，需要精確控制環形諧振腔和直波導之間的縫隙，并且只能對一個波長的光信號提供微分處理，不能同時處理多個波長的光學信號。

發明內容

本發明為了克服現有技術的不足，提出了一種基于雙芯光纖的多波長光微分器。該發明利用了雙芯光纖纖芯之間的模式耦合，當工作在完全耦合狀態時，兩個纖芯的傳輸譜與一階微分器具有很好的近似，兩個纖芯均可實現多波長的光微分操作，兩個纖芯的傳輸譜具有不同的中心波長，并且通過改變雙芯光纖的長度，可以對中心波長的位置和波長數量進行調節，雙芯光纖長度越長，可支持的波長數越多。

本發明的技術方案：

基于雙芯光纖的多波長光微分器，該發明包括可調激光器陣列、電信號發生器、電光調制器、雙芯光纖微分器、第一檢測系統、第二檢測系統。其中可調激光器陣列接電光調制器的光輸入端，電信號發生器輸出端接電光調制器的電輸入端，電光調制器的光輸出端接雙芯光纖微分器的第一個纖芯的輸入端，雙芯光纖微分器的第一個纖芯的輸出端接第一檢測系統，雙芯光纖微分器的第二個纖芯的輸出端接第二檢測系統。

所述的雙芯光纖微分器是一段雙芯光纖，兩個纖芯的折射率、纖芯半徑完全相同，這樣兩個纖芯之間的導波模式可以實現完全耦合。兩個纖芯的間距為十幾到幾十微米，雙芯光纖的長度為幾十厘米。

本發明的有益效果具體如下：

本發明提出的一種基于雙芯光纖的多波長光微分器，可以同時實現對多路光波長的光信號進行時域一階微分操作，并且通過改變雙芯光纖的長度就可以調整中心波長位置和波長數量。本發明僅使用一段雙芯光纖就可以實現上述功能，具有結構簡單、價格便宜、性價比高、與現有光纖通信系統兼容性好、熔接方便、波長數和中心波長位置可調的優點。

附圖說明

圖1基于雙芯光纖的多波長微分器示意圖。

圖2?高斯脈沖時域波形示意圖。

圖3?2波長雙芯光纖微分器第一纖芯傳輸譜幅頻特性示意圖。

圖4?2波長雙芯光纖微分器第一纖芯傳輸譜相頻特性示意圖。

圖5?2波長雙芯光纖微分器第二纖芯傳輸譜幅頻特性示意圖。

圖6?2波長雙芯光纖微分器第二纖芯傳輸譜相頻特性示意圖。

圖7高斯一階微分信號時域波形示意圖。