CN111650742A - 一种微纳光纤光调制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微纳光纤光调制器，应用电致伸缩材料部包覆纤芯，在电致伸缩材料部两侧设置第一电极和第二电极。应用时，第一电极和第二电极连接电源，在第一电极和第二电极间施加电场，导致电致伸缩材料部形变，从而导致纤芯形变，改变纤芯中的光传播特性。本发明通过在第一电极和第二电极上施加不同的电压即可实现调制，具有调制方便的优点；本发明应用电致伸缩材料部包覆纤芯，纤芯不受外界影响，具有性能稳定的优点，在微纳光纤光调制领域具有重要的应用前景。

Description

一种微纳光纤光调制器

技术领域

本发明涉及光调制器领域，具体涉及一种微纳光纤光调制器。

背景技术

微纳光纤波导能够将光的能量聚集在纤芯内部，具有传播模式面积小、传播损耗小、传输距离长等优点。调制微纳光纤波导中传播的光，对于实现高灵敏、高稳定的信号探测和高灵敏传感、信号加载具有非常重要的意义。针对微纳光纤波导，探索基于新原理的新型光调制技术，对于拓展微纳光纤光调制器的应用具有非常重要的推动作用。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种微纳光纤光调制器，该光调制器包括纤芯、电致伸缩材料部、第一电极、第二电极；电致伸缩材料部包覆纤芯，第一电极和第二电极分别设置在电致伸缩材料部的两侧；使用时，第一电极和第二电极连接电源，在第一电极和第二电极间施加电场，导致电致伸缩材料部形变，从而导致纤芯形变，改变纤芯中的光传播特性。

更进一步地，还包括缝隙，缝隙置于纤芯上。

更进一步地，缝隙垂直于第一电极和第二电极的连线方向。

更进一步地，缝隙的宽度小于100纳米。

更进一步地，缝隙的深度大于纤芯的半径。

更进一步地，缝隙贯穿纤芯。

更进一步地，缝隙的宽度小于40纳米。

更进一步地，电致伸缩材料部的材料为锆钛酸铅陶瓷。

更进一步地，电致伸缩材料部的外形为长方体。

更进一步地，第一电极和第二电极的材料为金。

本发明的有益效果：本发明提供了一种微纳光纤光调制器，应用电致伸缩材料部包覆纤芯，在电致伸缩材料部两侧设置第一电极和第二电极。应用时，第一电极和第二电极连接电源，在第一电极和第二电极间施加电场，导致电致伸缩材料部形变，从而导致纤芯形变，改变纤芯中的光传播特性。本发明通过在第一电极和第二电极上施加不同的电压即可实现调制，具有调制方便的优点；本发明应用电致伸缩材料部包覆纤芯，纤芯不受外界影响，具有性能稳定的优点，在微纳光纤光调制领域具有重要的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是微纳光纤光调制器的示意图。

图2是又一种微纳光纤光调制器的示意图。

图3是再一种微纳光纤光调制器的示意图。

图中：1、纤芯；2、电致伸缩材料部；3、第一电极；4、第二电极；5、缝隙。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种微纳光纤光调制器。如图1所示，该光调制器包括纤芯1、电致伸缩材料部2、第一电极3、第二电极4。图1为纤芯1的截面图，光在纤芯1中沿垂直于纸面方向传播。电致伸缩材料部2包覆纤芯1。在纤芯1长度的方向，电致伸缩材料部2的长度大于光在纤芯1中传播时候的波长。在施加电场时，电致伸缩材料部2的长度发生变化。优选地，电致伸缩材料部2的材料为锆钛酸铅陶瓷。电致伸缩材料部2的外形为长方体。第一电极3和第二电极4分别设置在电致伸缩材料部2的两侧。如此一来，第一电极3和第二电极4设置在纤芯1两侧的相对面上。第一电极3和第二电极4为平板状，并且平行设置。第一电极3和第二电极4的材料为金。

使用时，第一电极3和第二电极4连接电源，在第一电极3和第二电极4间施加电场，导致电致伸缩材料部2形变，从而导致纤芯1形变，改变纤芯1中的光传播特性。本发明通过在第一电极3和第二电极4上施加不同的电压即可实现调制，具有调制方便的优点；本发明应用电致伸缩材料部2包覆纤芯1，纤芯1不受外界影响，具有性能稳定的优点，在微纳光纤光调制领域具有重要的应用前景。

此外，在应用中，根据调制深度的不同，可以选择不同材料的纤芯1，例如二氧化硅纤芯或者塑料纤芯。塑料纤芯更容易产生形变，从而更多地调制塑料纤芯的光传播特性。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，还包括缝隙5，缝隙5置于纤芯1上，也就是说纤芯1中设有缝隙5。缝隙5垂直于第一电极3和第二电极4的连线方向。因为缝隙5的存在，当电致伸缩材料部2发生形变时，纤芯1更容易形变，从而改变纤芯1的光传播特性。缝隙5的方向垂直于第一电极3和第二电极4的连线方向，也就是缝隙5与第一电极3或第二电极4平行。这样一来，在第一电极3和第二电极4间施加电场时，纤芯1更容易形变，使得缝隙5被扩大或缩小，从而更多地改变纤芯1的形貌，更多地改变纤芯1的传播特性。

更进一步地，缝隙5的宽度小于100纳米。较窄的缝隙5不明显地改变纤芯1的光传播模式，也就是不明显地改变强电场分布。但是图2中，纤芯1左右两部分间的耦合对左右两部分间的距离非常敏感。所以，优选地，缝隙5的宽度小于100纳米。

实施例3

在实施例2的基础上，如图3所示，缝隙5的深度大于纤芯1的半径。纤芯1中传播的能量主要集中在纤芯1的中心位置。当缝隙5的深度大于纤芯1的半径时，缝隙5穿过了纤芯1中能量最集中的区域。当缝隙5变化时，更多地改变了能量最集中区域中电场分布，所以更多地改变了纤芯1中的模式，更多地改变了纤芯1的传播特性。当在第一电极3和第二电极4间施加电场时，调制深度更深。

实施例4

在实施例3的基础上，缝隙5贯穿纤芯1。缝隙5的宽度小于40纳米。也就是说，纤芯1被分裂成两部分，但是此时缝隙5的宽度较小。优选地，缝隙5的宽度小于20纳米。由于纤芯1两部分之间的耦合，强电场还是分布在纤芯1的中心位置处。当在电致伸缩材料部2的作用下，缝隙5的宽度发生变化时，更明显地改变了纤芯1两部分间的耦合，更多地改变了纤芯1的光传播模式，更多地改变了纤芯1的光传播特性，增加了调制深度。

更进一步地，缝隙5不沿直径方向，也就是缝隙5将纤芯1分为不对称的第一部分和第二部分。由于第一部分和第二部分的不对称性，此时，在纤芯1上存在两种模式：一种模式中，能量主要集中在第一部分传播；另一种模式中，能量主要集中在第二部分传播。当在第一电极3和第二电极4间施加电场，缝隙5的宽度发生变化时，同时调控了两模式的传播特性。相当于，对两个信号同时施加了调制信号。解调时，可以从两信号解调出原来的调制信号，信号处理的准确度高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微纳光纤光调制器，其特征在于，包括：纤芯、电致伸缩材料部、第一电极、第二电极；所述电致伸缩材料部包覆所述纤芯，所述第一电极和所述第二电极分别设置在所述电致伸缩材料部的两侧；使用时，所述第一电极和所述第二电极连接电源，在所述第一电极和所述第二电极间施加电场，导致所述电致伸缩材料部形变，从而导致所述纤芯形变，改变所述纤芯中的光传播特性。

2.如权利要求1所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：还包括缝隙，所述缝隙置于所述纤芯上。

3.如权利要求2所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：所述缝隙垂直于所述第一电极和所述第二电极的连线方向。

4.如权利要求3所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：所述缝隙的宽度小于100纳米。

5.如权利要求4所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：所述缝隙的深度大于所述纤芯的半径。

6.如权利要求5所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：所述缝隙贯穿所述纤芯。

7.如权利要求6所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：所述缝隙的宽度小于40纳米。

8.如权利要求1-7任一项所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：所述电致伸缩材料部的材料为锆钛酸铅陶瓷。

9.如权利要求8所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：电致伸缩材料部的外形为长方体。

10.如权利要求9所述的微纳光纤光调制器，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极的材料为金。

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