CN105589136B - 一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器及其制作方法 - Google Patents

一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器，包括上LiNbO3介质、下LiNbO3介质和拉锥光纤，所述上LiNbO3介质的底面加工有上半圆形凹槽，所述下LiNbO3介质的顶面加工有下半圆形凹槽，所述上LiNbO3介质位于所述下LiNbO3介质上，所述上半圆形凹槽的尺寸与所述下半圆形凹槽相同，所述上半圆形凹槽与所述下半圆形凹槽形成圆形安装孔，所述拉锥光纤安装在所述圆形安装孔中，所述拉锥光纤的左右两锥体之间、直径均匀部分与所述圆形安装孔紧密贴合。以及提供一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器的制作方法。本发明不利用干涉、不需要光栅、制作简便、结构稳定。

Description

一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器及其制作方法
技术领域
本发明涉及光通信无源器件领域，尤其涉及光学梳状滤波器及其制作方法。
背景技术
光学梳状滤波器具有周期性的、幅度或是相位滤波特性，随着密集波分复用系统信道密度的提高，梳状滤波器成为了构成多波长光源、波分复用/解复用器等的关键器件。
目前梳状滤波器主要有以下几种设计方案：(1)偏振光干涉型，它基于晶体的双折射效应和光的干涉原理，理论上可实现任意信道间隔的梳状滤波，具有结构稳定、可靠性好等优点，但它属于偏振相关的全光器件，并且插入损耗比较大；(2)马赫—曾德尔干涉仪型，它利用两条光纤干涉臂之间存在的臂长差实现干涉从而实现梳状滤波，这是一种偏振无关、插入损耗小的全光纤型无源器件，具有信道均匀性好、制作简单和成本低等优点，但其两干涉臂的光程差控制难度大，且存在温度漂移现象；(3)光纤光栅型，这种类型的梳状滤波器一般是在光纤干涉仪上制作光纤光栅，如在马赫—曾德尔干涉仪的干涉臂上刻入光栅，或是在光纤Sagnac环中写入啁啾光栅等。这种光栅结构器件的优点是插入损耗小、成本低、可承载更高输入光功率，但也有着制作工艺复杂、通带间隔疏密不等、透过率不均匀等缺点。
其他实现光学梳状滤波器的方案也主要是基于干涉仪和光纤光栅，比如高双折射光纤(HBF)Sagnac环梳状滤波器、超结构光纤Bragg光栅梳状滤波器、迈克尔逊干涉仪+G-T干涉仪型(MGTI)和双折射G-T干涉仪型(BGTI)梳状滤波器等。此外还有基于集成光学器件的，如阵列波导光栅(AWG)，它原理上也是一种干涉型梳状滤波器，能够以小体积实现大规模信道，具有信道间隔窄、损耗均衡和串扰小等特点，但也存在着插入损耗大、偏振相关和温度稳定性差的缺陷。
所以综上，不论干涉型还是光纤光栅型梳状滤波器都难免存在着制作困难、损耗大或偏振相关等缺点。
发明内容
为了克服已有梳状滤波器制作困难、损耗大、偏振相关或温度稳定性差等缺点，本发明提供一种不利用干涉、不需要光栅、制作简便、结构稳定的基于铌酸锂(LiNbO3)和拉锥光纤的光学梳状滤波器及其制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器，包括上LiNbO3介质、下LiNbO3介质和拉锥光纤，所述上LiNbO3介质的底面加工有上半圆形凹槽，所述下LiNbO3介质的顶面加工有下半圆形凹槽，所述上LiNbO3介质位于所述下LiNbO3介质上，所述上半圆形凹槽的尺寸与所述下半圆形凹槽相同，所述上半圆形凹槽与所述下半圆形凹槽形成圆形安装孔，所述拉锥光纤安装在所述圆形安装孔中，所述拉锥光纤的左右两锥体之间、直径均匀部分与所述圆形安装孔紧密贴合。
进一步，所述拉锥光纤的左右两锥体之间、直径均匀部分与所述圆形安装孔通过光学匹配胶实现紧密贴合。当然，也可以通过其他方式紧密贴合。
一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器的制作方法，包括如下步骤：
首先，在两块同样的LiNbO3介质上各自加工出一个完全相同的半圆形凹槽；
然后，将拉锥光纤的左右两锥体之间、直径均匀部分嵌入到其中一块LiNbO3介质的半圆形凹槽中；
最后，将另一块LiNbO3材料盖在第一块LiNbO3材料和拉锥光纤上，确保拉锥光纤的左右两锥体之间、直径均匀部分被两块LiNbO3材料完全包裹住。
进一步，拉锥光纤的左右两锥体之间、直径均匀部分与两块LiNbO3介质的半圆形凹槽之间均利用光学匹配胶或通过其他方式进行紧密贴合处理。
本发明的有益效果主要表现在：(1)由于LiNbO3介质与光纤360度全接触，可以大大提高光纤与LiNbO3之间的耦合效率，充分利用波长资源。(2)采用拉锥光纤制作器件，降低了制作难度，简化了制作过程，减少了制作成本，而且加工完成后结构稳定，不易被破坏。
附图说明
图1是本发明基于铌酸锂和拉锥光纤光学梳状滤波器的整体结构图。
图2是本发明基于铌酸锂和拉锥光纤光学梳状滤波器的剖面图，用以示意梳状滤波功能。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器，包括拉锥光纤1、上LiNbO3介质2、上半圆形凹槽3、下LiNbO3介质5和下半圆形凹槽6，所述上LiNbO3介质2位于所述下LiNbO3介质5的上方，所述上半圆形凹槽3的尺寸与所述下半圆形凹槽6相同，所述上半圆形凹槽3与所述下半圆形凹槽6形成圆形安装孔。所述拉锥光纤1安装在所述圆形安装孔中，所述拉锥光纤1的左右两锥体4和7之间、直径均匀部分与所述圆形安装孔紧密贴合。
进一步，所述拉锥光纤1的左右两锥体4和7之间、直径均匀部分与所述圆形安装孔通过光学匹配胶实现紧密贴合。当然，也可以通过其他方式紧密贴合。
一种基于铌酸锂和拉锥光纤光学梳状滤波器的制作方法，包括如下过程：
首先，在上LiNbO3介质2、下LiNbO3介质5上分别加工出完全相同的半圆形凹槽3和6；
然后，将拉锥光纤1的左右两锥体4、7之间、直径均匀部分嵌入到下LiNbO3介质5的半圆形凹槽6中，并利用光学匹配胶或通过其他方式进行紧密贴合处理；
最后，将上LiNbO3介质2盖在下LiNbO3介质5和拉锥光纤1上，确保拉锥光纤1的左右两锥体4、7之间、直径均匀部分被上LiNbO3介质2、下LiNbO3介质5完全包裹住，并利用光学匹配胶或通过其他方式进行紧密贴合处理。
参照图2，本实施例的工作过程为：当波分复用信号或宽光谱信号8从拉锥光纤1的左端输入，信号8先在光纤的纤芯中以纤芯模式传输，随着拉锥光纤1直径的减少，信号8从纤芯进入包层，并从纤芯模式转变成包层模式。随后信号8从包层溢出，并与上LiNbO3介质2、下LiNbO3介质5发生耦合，实现梳状滤波，滤波之后的信号重新依次回到拉锥光纤1的包层和纤芯，同时传输模式再次从包层模式转变为纤芯模式，最后从拉锥光纤1的右端输出，得到梳状滤波后的信号9。

Claims (4)

1.一种基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器，其特征在于：包括上LiNbO3介质、下LiNbO3介质和拉锥光纤，所述上LiNbO3介质的底面加工有上半圆形凹槽，所述下LiNbO3介质的顶面加工有下半圆形凹槽，所述上LiNbO3介质位于所述下LiNbO3介质上，所述上半圆形凹槽的尺寸与所述下半圆形凹槽相同，所述上半圆形凹槽与所述下半圆形凹槽形成圆形安装孔，所述拉锥光纤的左右两锥体之间的直径均匀部分安装在所述圆形安装孔中，且与所述圆形安装孔紧密贴合。
2.如权利要求1所述的基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器，其特征在于：所述拉锥光纤的左右两锥体之间的直径均匀部分与所述圆形安装孔通过光学匹配胶实现紧密贴合。
3.一种如权利要求1所述的基于铌酸锂和拉锥光纤的光学梳状滤波器的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括如下过程：
首先，在两块同样的LiNbO3介质上各自加工出一个完全相同的半圆形凹槽；
然后，将拉锥光纤的左右两锥体之间的直径均匀部分嵌入到其中一块LiNbO3介质的半圆形凹槽中；
最后，将另一块LiNbO3材料盖在第一块LiNbO3材料和拉锥光纤上，确保拉锥光纤的左右两锥体之间的直径均匀部分被两块LiNbO3材料完全包裹住。
4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于：所述拉锥光纤的左右两锥体之间的直径均匀部分与两块LiNbO3介质的半圆形凹槽之间均利用光学匹配胶进行紧密贴合处理。
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