[發(fā)明專利]一種基于周期性極化型鈮酸鋰晶體的全光可調(diào)諧多通道濾波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110260152.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113126387B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡哲峰;程書停;孫宇哲;陳開(kāi)鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/355
• 分類號(hào): G02F1/355;G02F1/37;G02F1/35
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種基于周期性極化型鈮酸鋰晶體的全光可調(diào)諧多通道濾波器，屬于光通信和微波光子學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明利用周期性極化型鈮酸鋰晶體的二階非線性效應(yīng)中的和頻效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的濾波，并通過(guò)輸入多個(gè)波長(zhǎng)的泵浦光可實(shí)現(xiàn)多通道的同時(shí)濾波，濾波通道的中心波長(zhǎng)和消光比可實(shí)現(xiàn)全光的調(diào)諧，各通道的調(diào)諧特性各自獨(dú)立、不相互影響，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、多通道同時(shí)濾波、調(diào)諧方便等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信和微波光子學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種基于周期性極化型鈮酸鋰晶體的全光可調(diào)諧多通道濾波器。

背景技術(shù)

在光通信和微波光子領(lǐng)域，常常會(huì)使用光纖作為物理介質(zhì)來(lái)進(jìn)行信息的傳輸，形成光纖通信網(wǎng)或著光纖微波光子系統(tǒng)。在這些傳輸應(yīng)用中，使用波分復(fù)用技術(shù)能在有限的物理介質(zhì)上極大地?cái)U(kuò)寬傳輸?shù)男盘?hào)帶寬。信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，經(jīng)常會(huì)需要對(duì)調(diào)制在光上的通信信號(hào)或微波信號(hào)進(jìn)行處理，比如濾波就是一種常見(jiàn)的信號(hào)處理。傳輸中間節(jié)點(diǎn)處的傳統(tǒng)的處理方法是，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在電域處理后，再轉(zhuǎn)換成光信號(hào)繼續(xù)進(jìn)行傳輸。這種方法由于需要經(jīng)歷光-電-光的過(guò)程，而電域的器件又受到“電子瓶頸”的限制，將極大地限制系統(tǒng)的傳輸帶寬。

如果能夠在光域上對(duì)信號(hào)直接進(jìn)行濾波，且?guī)捘軡M足高速通信信號(hào)或微波光子的濾波需求，尤其是對(duì)多個(gè)通道上的信息能實(shí)現(xiàn)同時(shí)濾波并且每個(gè)通道還能夠獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)諧，那么對(duì)于光通信系統(tǒng)和微波光子系統(tǒng)的發(fā)展將起到極大的促進(jìn)作用。傳統(tǒng)的光學(xué)濾波器可以通過(guò)用壓電效應(yīng)、聲光效應(yīng)等物理機(jī)制或者微型光機(jī)電系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧的功能，但這一類濾波器的調(diào)諧速度受到機(jī)械運(yùn)動(dòng)或聲波速度的限制。事實(shí)上，介質(zhì)中的非線性光學(xué)效應(yīng)也可以用來(lái)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行濾波。在許多光學(xué)非線性效應(yīng)中，新頻率光波的產(chǎn)生往往需要對(duì)輸入的信號(hào)光能量進(jìn)行消耗。由于非線性過(guò)程中頻率和相位匹配條件的要求，當(dāng)信號(hào)光頻率發(fā)生失諧時(shí)，非線性轉(zhuǎn)換的效率下降，此時(shí)信號(hào)光能量的消耗也隨之減少。利用這種效應(yīng)，可方便地構(gòu)造出以信號(hào)光波長(zhǎng)為中心頻率的光學(xué)陷波濾波器，并通過(guò)對(duì)泵浦光的調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道的靈活調(diào)諧。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述的思路，本發(fā)明利用周期性極化型鈮酸鋰晶體中的和頻效應(yīng)對(duì)輸入信號(hào)光的消耗作用，提出了一種全光可調(diào)諧的帶阻濾波器,通過(guò)注入多個(gè)波長(zhǎng)的泵浦光來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)通道的同時(shí)濾波,并通過(guò)對(duì)泵浦光波長(zhǎng)和功率的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)濾波通道中心波長(zhǎng)和消光比的調(diào)諧，從而克服了現(xiàn)有光學(xué)帶阻濾波器無(wú)法實(shí)現(xiàn)多通道全光可調(diào)諧的缺點(diǎn)。

本發(fā)明提供了一種多通道全光可調(diào)諧帶阻濾波器的實(shí)現(xiàn)方式，其原理如圖1所示，具體如下：輸入到周期性極化型鈮酸鋰晶體中的波長(zhǎng)分別為λ_s1,λ_s2…λ_sN的N組信號(hào)光和波長(zhǎng)分別為λ_p1,λ_p2…λ_pN的N組泵浦光在滿足相位匹配條件的情況下會(huì)發(fā)生和頻效應(yīng)，使得對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的信號(hào)光能量被消耗。當(dāng)信號(hào)光波長(zhǎng)偏離匹配波長(zhǎng)也就是發(fā)生失諧時(shí)，相位匹配條件不再嚴(yán)格滿足，即產(chǎn)生相位失配。隨著波長(zhǎng)偏離的增加，相位失配量會(huì)逐漸增大，和頻效應(yīng)逐漸減弱，對(duì)信號(hào)光能量的消耗也逐漸減少，從而在多個(gè)通道上形成了以對(duì)應(yīng)的匹配信號(hào)光波長(zhǎng)為中心波長(zhǎng)的陷波濾波器。當(dāng)某個(gè)通道對(duì)應(yīng)的泵浦光波長(zhǎng)改變時(shí)，與之匹配的信號(hào)光波長(zhǎng)也會(huì)隨之發(fā)生移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了該濾波通道中心波長(zhǎng)的可調(diào)諧。當(dāng)某個(gè)通道所對(duì)應(yīng)的泵浦光功率發(fā)生改變時(shí)，與之匹配的信號(hào)光能量的消耗量也會(huì)發(fā)生變化，這將引起該濾波通道消光比的改變，從而實(shí)現(xiàn)了消光比的可調(diào)諧。

本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)多通道全光可調(diào)諧帶阻濾波器的裝置圖，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括產(chǎn)生N組信號(hào)光的可調(diào)激光器(可調(diào)激光器1、可調(diào)激光器2……可調(diào)激光器N)和產(chǎn)生N組泵浦光的可調(diào)激光器(可調(diào)激光器N+1、可調(diào)激光器N+2……可調(diào)激光器2N)、合波器、周期性極化型鈮酸鋰晶體和光學(xué)濾波器等，其中每一組泵浦光的引入可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)信號(hào)光波長(zhǎng)上通道的濾波，通過(guò)增減泵浦光的數(shù)目實(shí)現(xiàn)濾波通道數(shù)目的增減。