[發(fā)明專利]一種基于單模-多模光纖光柵的雙重濾波微結(jié)構(gòu)分束器

無效

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• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102830464A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉艷磊;張建中;彭石軍;孫偉民
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有雙重濾波功能的光纖光柵微結(jié)構(gòu)分束器。

背景技術(shù)

光子代替電子，集成光路代替集成電路將極大的提高人類處理信息的速度和能力。而研究和制作各種功能型光學(xué)器件并最終實現(xiàn)光學(xué)集成是光學(xué)領(lǐng)域研究者的重要目標之一。多模光纖是科學(xué)家們最早研制應(yīng)用的光纖結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的模式干涉導(dǎo)致多模光纖徑向光場分布隨光纖軸向距離變化而呈周期變化。多模光纖內(nèi)多模式干涉效應(yīng)最為廣泛的研究是基于單模-多模-單模（SMS）光纖結(jié)構(gòu)，即利用單模光纖作為引入端將光引入到多模光纖內(nèi)，接著再次利用單模光纖將光從多模光纖的另外一端引出。利用SMS結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)位移、折射率以及多參量同時的測量，并可以研究應(yīng)變響應(yīng)。在光纖通訊中，SMS結(jié)構(gòu)被期望實現(xiàn)濾波功能，2006年Optics?Letters上發(fā)表了加拿大Toronto大學(xué)的Waleed?S.Mohammed博士等的利用SMS中模式干涉效應(yīng)實現(xiàn)帶通濾波的論文，展示了13nm的3dB帶寬，該濾波器相對于傳統(tǒng)的濾波器具有0.4dB低插入損耗、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等特點。

另一方面，自從K.O.Hill等人于1978年首次研制出世界上第一個光纖光柵，即光纖布拉格光柵以來，無論是光纖光柵的寫入方法、理論研究還是應(yīng)用都獲得了飛速發(fā)展。在光纖布拉格光柵和長周期光纖光柵的基礎(chǔ)上人們已先后研制出一些具有特殊結(jié)構(gòu)的光纖光柵，比如啁啾光纖光柵、高斯光纖光柵、高斯變跡光纖光柵、相移光纖光柵、超結(jié)構(gòu)光纖光柵、傾斜光纖光柵、長周期光纖光柵等。新型光子晶體光纖和微納光纖的出現(xiàn)，更加為光纖光柵的發(fā)展增添了新元素，可以相信，光纖光柵必將在通信、傳感及其相關(guān)領(lǐng)域獲得進一步的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。通常意義上的光纖光柵一般都是在單模光纖內(nèi)制作，多模光纖內(nèi)制作光柵光譜響應(yīng)相對復(fù)雜，不能夠制作傳統(tǒng)意義上的濾波器，但在光纖傳感領(lǐng)域，多模光纖內(nèi)寫入光柵可以具有不同于單模光柵光譜響應(yīng)的特點，可以用于多參量傳感。多模光纖光柵還被用來提供特定要求的光纖激光反饋。但多模光纖中各種模式分布會隨著激勵條件、光纖彎曲等因素發(fā)生變化，因而多模光纖光柵光譜無法穩(wěn)定。如果能夠控制多模光纖內(nèi)模式分布情況，將使得利用多模光纖光柵的光譜響應(yīng)相對穩(wěn)定，從而使多模光纖光柵像單模光纖光柵那樣應(yīng)用廣泛。

本發(fā)明將SMS結(jié)構(gòu)與光纖光柵技術(shù)相結(jié)合，提出一種具有雙重濾波功能的光纖光柵微結(jié)構(gòu)分束器。該器件不同于簡單的多模光纖光柵器件，構(gòu)造具有橫向濾波特性的單模-多模-單模光纖結(jié)構(gòu)，并在該結(jié)構(gòu)中的多模光纖內(nèi)寫入縱向濾波光柵，實現(xiàn)橫縱雙重光纖濾波。該濾波器件在能夠具備了多模光纖光柵的光譜響應(yīng)特性的同時，保證了器件的穩(wěn)定和可控性。利用這種結(jié)構(gòu)在多模光纖段穩(wěn)定激勵起的數(shù)個模式與光柵的相互作用以及模式相干效應(yīng)實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)分束，可廣泛應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域，作為用于波分復(fù)用的前置器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單、具有雙重濾波功能的光纖光柵微結(jié)構(gòu)分束器。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

寬譜光源（1）連接單模光纖（2）的輸入端，單模光纖（2）的輸出端連接多模光纖（4）的輸入端，在多模光纖中寫入長周期光柵，多模光纖（4）的輸出端連接CCD探測器。

多模光纖纖芯直徑為125μm＞d≥105μm。

單模光纖與多模光纖可以通過錯位焊接連接在一起。

多模光纖還可以由包括雙芯光纖、環(huán)形芯光纖和三芯光纖在內(nèi)的特種光纖代替。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明能夠通過控制單模-多模-單模光纖結(jié)構(gòu)的橫向濾波特性來控制多模光纖中激勵的模式，相對于簡單的在多模光纖內(nèi)寫入光柵將具有極高的穩(wěn)定性和可控性。采用的光纖材料和器件均為標淮光纖通信元件，相對于以往的分束器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、精度高的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是基于單模-多模光纖光柵的雙重濾波微結(jié)構(gòu)分束器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是多模光纖內(nèi)部激勵起的模式振幅仿真結(jié)果；

圖3是單模光纖和大芯徑多模光纖錯位焊接示意圖；

圖4是單模光纖和特種光纖的雙芯光纖耦合連接示意圖；

圖5是單模光纖和多模光纖之間的偏軸量為3μm時不同模式的激勵系數(shù)仿真結(jié)果示意圖。

具體實施方式

基于單模-多模光纖光柵的雙重濾波微結(jié)構(gòu)分束器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括寬譜光源1、單模光纖2、單模與多模光纖對接面3、多模光纖4、寫入長周期光柵5、CCD探測裝置6。