CN103760688A - 一种可谐调的光纤滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种可谐调的光纤滤波器，利用长周期等间距的V型凹槽锯齿板对单模光纤施加应力，形成长周期光栅，置于恒温箱中，通过恒温烤箱改变温度，改变滤波所需的波长，通过拧紧螺钉使两块长周期等间距的V型凹槽锯齿对单模光纤施加应力，在不改变谐振波中心波长的条件下调整光波光强的衰减程度，使滤波性能更加明显。本发明专利可同时改变滤波的波长和光强的衰减程度，而且结构简单，具备可擦除性。

Description

一种可谐调的光纤滤波器

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种可谐调的光纤滤波器。 

背景技术

随着光纤通信和光纤传感的飞速发展，光滤波器得到了广泛的应用并也随之迅速发展。在光纤通信与光纤传感中，不同的波长传载着不同的信息，在接收端，要从光纤中分离出所需的波长，就要用到光滤波器。光滤波器的主要作用就是对光波进行选择性的通过，只有特定波长的光波能通过或者被滤除。 

光滤波器也可以在实验室，以及光通信，光传感等领域得到广泛应用。目前，光滤波器主要器件是长周期光纤光栅。传统的长周期光纤光栅制备之后参数就固定了，不具备可擦除性，相关参数无法更改，即不可恢复了，如光栅的周期，调制的幅度等，而且制作设备都是昂贵而复杂的。本装置在使用前需事先用压力和温度控制好需要衰减滤波的波长段和衰减带宽，虽然这个操作过程比较繁琐，但是结构简单，廉价，容易控制，可擦除，可调谐的特点给它带来了优势。 

发明内容

本发明的目的是提供一种可谐调的光纤滤波器，使滤波器对光波波长和对应光强的衰减程度同时调谐。 

所述的一种可谐调的光纤滤波器，其特征是包括长周期等间距的V型凹槽锯齿板金、螺钉、螺孔、普通的单模光纤、恒温箱，所述的普通的单模光纤被两块长周期等间距的V型凹槽锯齿板通过螺钉固定在中间，构成滤波器，整个滤波装置被置于恒温箱，所述的普通的单模光纤的两端通过光纤连接器与外部光路 相连接。 

根据权利要求1所述的一种可谐调的光纤滤波器，其特征是长周期等间距的V型凹槽锯齿板周期300-500μm，长度15-20cm，宽5cm。 

根据权利要求1所述的一种可谐调的光纤滤波器，其特征是恒温箱的温度控制范围在25-100℃，控温精度在0.2℃。 

本发明专利的优点在于：利用长周期等间距的V型凹槽锯齿板对单模光纤施加应力，形成长周期光栅，置于恒温箱中，不仅可以通过温度的变化调节其所滤光波的波长，还以通过长周期锯齿板对光纤施加应力来改变所滤光波光强的衰减程度。当松动螺钉移除应力时，单模光纤不具备滤波作用，施加应力时就形成光栅，具备滤波作用，因此本装置中的光栅具有可擦除性。两板之间可以放置多个单模光纤，具备多通道滤波能力。 

附图说明

图1是本发明一种可谐调的光纤滤波器的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进一步说明： 

如图1所示，一种可谐调的光纤滤波器，包括长周期等间距的V型凹槽锯齿板1、螺钉2、螺孔3、普通的单模光纤4、恒温箱5，所述的普通的单模光纤4被两块长周期等间距的V型凹槽锯齿1通过螺钉2固定，构成滤波器，整个滤波装置被置于恒温箱5，所述的普通的单模光纤4的两端通过光纤连接器接入外部光路。 

本发明装置的工作方式为：当进行滤波器调试的时候，普通单模光纤两端通过光纤连接器分别与宽带光源和光纤光谱仪连接，通过光谱仪来检测滤波器的滤波波长和强度。单模光纤和表面刻有等间距V型凹槽的长周期的锯齿板构成的滤波装置被置于恒温箱中。当螺钉松动时，单模光纤上没有施加应力， 没有形成光栅，光波无损耗的通过，不具备滤波功能。当螺钉拧紧时，金属板和锯齿板对单模光纤横向施加机械应力，由于光纤的弹光效应引起材料的折射率的变化，折射率与应力之间的关系如下： 

n＝n⁰+a′σ+a″σ  (1) 

其中n⁰是材料没有应力时的折射率，a′、a″是材料的弹光系数，σ加在光纤上的应力。光纤二氧化硅材料应力弹光系数是个四阶张量，为常数。通过折射率椭球形式可以计算出材料的不同应力下的折射率。当应力加在长周期的锯齿板上，由于其上刻有等间距V型凹槽，所以在光纤轴向形成周期性的折射率调制，从而在受到机械应力的地方获得长周期光栅，形成带阻滤波器，谐振波长与V型槽周期之间的关系如下： 

λ＝(n_core-n_caldding)d／sinα  (2) 

其中，d是长周期等间距的V型凹槽锯齿板周期，n_core和n_caldding是标准单模光纤的光纤纤芯和包层的折射率，α是标准单模光纤与长周期等间距V型凹槽锯齿板的周期λ是长周期光纤光栅谐振波长。 

谐振波长出的透射率如下： 

T＝1-sin²(KL)  (3) 

其中L是长周期光纤光栅长度，K是包层模式的耦合系数。位于谐振波长处的光波将纤芯基模转化为包层模进入光纤包层传输，而包层模传输很短距离会很快衰减掉，透射谱中出现损耗峰，实现带阻滤波特性。 

当外界机械应力移走，长周期光纤光栅消失，具有可擦除的特点。改变长周期光纤光栅上温度，由于材料的热膨胀效应，按照公式(2)可以得出长周期光纤光栅的谐振波长发生移动，故可以调节滤波器中的中心波长。但是通过温度改变滤波波长的过程中，其强度也会发生改变。而施加在光纤应力大小， 可以调整长周期光纤光栅的滤波强度，应力能起到对温度引起滤波强度补偿作用。所以通过温度和应力相互调整，可以实现滤波器不同滤波波长的调谐。通过调节应力和恒温箱的温度可以获得λ_m±5nm的滤除光波范围，实现了对波长可调谐超过10nm。通过改变公式(2)中普通单模光纤与周期V型凹槽锯齿板的角度α，可以调节长周期光纤光栅的周期和谐振峰的波长，可以实现更大范围的通信波段带阻滤波波长调谐。 

在使用滤波器之前，需要先调节好所需滤波波长，先把滤波器两端的光纤连接器分别与光源和光谱仪相连，通过光源和光谱仪来检测滤波器的波长。根据所需滤波的波长和光强的衰减程度，调节恒温箱的温度，拧紧螺钉，通过光谱仪观察光波频谱，确定所需滤波的波长和光强的衰减程度是否达到所需要求，最后移除光源和光谱仪，这样滤波器可以相关光路连接实用。 

Claims (3)

1.一种可谐调的光纤滤波器，其特征是包括长周期等间距的V型凹槽锯齿板(1)、螺钉(2)、螺孔(3)、普通的单模光纤(4)、恒温箱(5)，所述的普通的单模光纤(4)被两块长周期等间距的V型凹槽锯齿(1)通过螺钉(2)固定，构成滤波器，整个装置被置于恒温箱(5)，所述的普通的单模光纤(4)的两端通过光纤连接器接入外部光路。 

2.根据权利要求1所述的一种可谐调的光纤滤波器，其特征是长周期等间距的V型凹槽锯齿板(1)周期300-500μm，长度15-20cm，宽5cm。 

3.根据权利要求1所述的一种可谐调的光纤滤波器，其特征是恒温箱(5)的温度控制范围在25-100℃，控温精度在0.2℃。 

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