[發(fā)明專利]一種全光纖雙折射濾波器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910370485.6
• 申請(qǐng)日: 2019-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN110244407A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆志君;郭曦;邢志坤;孫琪真;劉德明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳華中科技大學(xué)研究院;華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B6/293
• 分類號(hào): G02B6/293;G02B6/024
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發(fā)明屬于光學(xué)濾波器領(lǐng)域，公開了一種全光纖雙折射濾波器，包括：保偏光纖腔，以及兩段分別連接在保偏光纖腔兩端的刻寫于保偏光纖快軸或慢軸上的45度傾斜光纖光柵；45度傾斜光纖光柵的偏振消光比與其長(zhǎng)度成線性比例關(guān)系，將45度傾斜光纖光柵沿保偏光纖的快軸或慢軸刻寫用于實(shí)現(xiàn)線偏振光輸出；保偏光纖腔由一段保偏光纖以一定規(guī)律分成N節(jié)扭曲放電而成或由相同的N節(jié)保偏光纖以一定規(guī)律錯(cuò)軸熔接而成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)保偏光纖中傳輸?shù)膬蓚€(gè)偏振態(tài)的光的相位延遲。本發(fā)明通過設(shè)置45度傾斜光纖光柵的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)全光纖雙折射濾波器的高消光比，通過設(shè)置保偏光纖的節(jié)數(shù)、每節(jié)保偏光纖的長(zhǎng)度及錯(cuò)軸角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)全光纖雙折射濾波器濾波譜的靈活設(shè)計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)濾波器領(lǐng)域，具體涉及基于45度傾斜光纖光柵的全光纖雙折射濾波器。

背景技術(shù)

雙折射濾波器在激光器系統(tǒng)、光通信系統(tǒng)以及光學(xué)傳感系統(tǒng)中都有著不可或缺的作用，其原因是雙折射濾波器具有光譜靈活可控、窄帶寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但目前現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)中使用的雙折射濾波器多為鈮酸鋰晶體結(jié)構(gòu)，不僅體積大集成度低，還需要外加磁場(chǎng)調(diào)制或紫外光照射來輔助其工作，這無疑大大增加了實(shí)際應(yīng)用的難度。

近年來，基于高雙折射光纖環(huán)狀結(jié)構(gòu)的雙折射濾波器也已經(jīng)有所報(bào)道，但仍需使用體光學(xué)元件，這一方面不利于濾波器件的小型化和集成化，另一方面也引入了插入損耗和耦合困難，不利于實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的全光纖化。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種全光纖雙折射濾波器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的濾波器采用體光學(xué)元件導(dǎo)致體積大、損耗高、難以耦合、集成度低的問題。

本發(fā)明提供了一種全光纖雙折射濾波器，包括：保偏光纖腔，以及兩段分別連接在保偏光纖腔兩端的刻寫于保偏光纖快軸或慢軸上的45度傾斜光纖光柵；所述45度傾斜光纖光柵的偏振消光比與其長(zhǎng)度成線性比例關(guān)系，將45度傾斜光纖光柵沿保偏光纖的快軸或慢軸刻寫用于實(shí)現(xiàn)線偏振光輸出；所述保偏光纖腔由一段保偏光纖以一定規(guī)律分成N節(jié)扭曲放電而成或由相同的N節(jié)保偏光纖以一定規(guī)律錯(cuò)軸熔接而成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)保偏光纖中傳輸?shù)膬蓚€(gè)偏振態(tài)的光的相位延遲，N為正整數(shù)。

本發(fā)明中，由于45度傾斜光纖光柵的偏振消光比與其長(zhǎng)度成線性比例關(guān)系，長(zhǎng)度增長(zhǎng)，光柵消光比增大，濾波器消光比也會(huì)隨之相應(yīng)增大，因此可以通過增加45度傾斜光纖光柵的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)全光纖雙折射濾波器的消光比的提高。

其中，45度傾斜光纖光柵可以通過紫外光刻寫于保偏光纖芯層中，優(yōu)選地，可以采用相位掩模技術(shù)進(jìn)行刻寫，其光柵平面與光纖橫截面成45°夾角，在此作為理想的線性偏振器件。

可以通過設(shè)置45度傾斜光纖光柵的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)全光纖雙折射濾波器的高消光比。通過設(shè)置保偏光纖的節(jié)數(shù)、每節(jié)保偏光纖的長(zhǎng)度以及每節(jié)保偏光纖的錯(cuò)軸角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)全光纖雙折射濾波器濾波譜的靈活設(shè)計(jì)。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，兩段45度傾斜光纖光柵的通光軸相互垂直。兩段45度傾斜光纖光柵之間的保偏光纖腔中每節(jié)保偏光纖的快軸或慢軸與第一段45度傾斜光纖光柵的通光軸之間成一定角度來回交錯(cuò)，角度與保偏光纖總節(jié)數(shù)滿足以下關(guān)系：其中，θ為每節(jié)保偏光纖的快軸或慢軸與第一段45度傾斜光纖光柵的通光軸之間的角度，N為保偏光纖總節(jié)數(shù)。所述保偏光纖腔由一段保偏光纖以一定規(guī)律分成N節(jié)扭曲放電形成時(shí)，扭曲角度為2θ，若由相同的N節(jié)保偏光纖錯(cuò)軸熔接而成，則錯(cuò)軸熔接角為θ。

更進(jìn)一步地，當(dāng)保偏光纖腔由奇數(shù)節(jié)保偏光纖構(gòu)成時(shí)，其傳輸矩陣為：

當(dāng)保偏光纖腔由偶數(shù)節(jié)保偏光纖構(gòu)成時(shí)，其傳輸矩陣為：

其中，R(θ)為旋轉(zhuǎn)矩陣，W(δ)為每節(jié)保偏光纖的相移矩陣，δ為每節(jié)保偏光纖的相位延遲。