CN113189696A - 一种光纤滤波器以及光纤放大器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种光纤滤波器以及光纤放大器，其能够实现对少模光信号的平坦放大，使光纤滤波器的纤芯所传输的多个光信号模式中的每个光信号模式的光功率实现可控调节，该光纤滤波器包括纤芯、内包层以及外包层，该纤芯的折射率、该内包层的折射率和该外包层的折射率依次递减，该纤芯用于传输至少两种互不相同的第一光信号模式，该内包层用于传输至少两种互不相同的第二光信号模式，该纤芯被刻蚀出至少一个光纤光栅；目标第一光信号模式的至少部分光功率在该光纤光栅处仅与目标第二光信号模式耦合，其中，该目标第一光信号模式为至少两种第一光信号模式中的一种，该目标第二光信号模式为至少两种第二光信号模式中的一种。

Description

一种光纤滤波器以及光纤放大器
技术领域
本申请涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光纤滤波器以及光纤放大器。
背景技术
光纤滤波器用于对光信号的光功率的调节，以实现增益均衡。如图1所示，图1所示为一段光纤100的结构。该光纤滤波器由多段光纤100级联而成。
光纤100包括纤芯101和包层102。该纤芯101所传输的特定波长的光信号的光功率，基于相位匹配耦合至包层102，以实现对该特定波长的光信号的光功率的调节。该光纤滤波器包括级联的多段光纤100，不同段的光纤100用于对不同波长的光信号的光功率进行调节，以实现不同波长的光信号之间的增益均衡。
但是，若该纤芯101传输两个或两个以上的光信号模式，同一光信号模式的同一波长光信号会在光纤100中基于相位匹配向包层102所支持的多个光信号模式耦合，从而使得该光信号的光功率耦合至包层102所支持的多个光信号模式，导致对两个或两个以上光信号模式的光功率调节的不可控。可见，现有技术所示的光纤滤波器无法实现两个或两个以上的光信号模式的增益均衡。
发明内容
本申请提供了一种光纤滤波器以及光纤放大器，可以解决现有光纤滤波器无法实现对两个或两个以上的光信号模式的增益均衡的问题。
本申请实施例第一方面提供了一种光纤滤波器，包括纤芯、内包层以及外包层，该内包层包裹于该纤芯的外周面，该外包层包裹于该内包层的外周面，该纤芯的折射率、该内包层的折射率和该外包层的折射率依次递减，该纤芯用于传输至少两种互不相同的第一光信号模式，该内包层用于传输至少两种互不相同的第二光信号模式，该纤芯被刻蚀出至少一个光纤光栅；目标第一光信号模式的至少部分光功率在该光纤光栅处仅与目标第二光信号模式耦合，其中，该目标第一光信号模式为至少两种第一光信号模式中的一种，该目标第二光信号模式为至少两种第二光信号模式中的一种。
采用本方面所示的光纤滤波器，一个第一光信号模式的至少部分光功率仅能够耦合至一个第二光信号模式，不会出现同一第一光信号模式的光功率耦合至多个第二光信号模式的情况，从而有效的保证了对该第一光信号模式的光功率调节的可控，有效的实现了不同的第一光信号模式之间的增益均衡。而且该光纤滤波器是基于光纤光栅对光功率进行耦合的，光纤光栅具有结构简单，插损小、体积小、成本低等优点。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该目标第一光信号模式与该目标第二光信号模式耦合，满足如下公式：
Figure BDA0002367103650000011
其中，所述
Figure BDA0002367103650000012
为所述目标第一光信号模式所包括的一路第一光信号的有效折射率；所述
Figure BDA0002367103650000013
为所述目标第二光信号模式所包括的一路第二光信号的有效折射率；所述λ为所述第一光信号和所述第二光信号所具有的波长，所述Λ为所述光纤光栅的光栅周期。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该目标第一光信号模式与该目标第二光信号模式耦合，满足如下公式：
Figure BDA0002367103650000021
其中，所述
Figure BDA0002367103650000022
为所述目标第一光信号模式所包括的一路第一光信号的有效折射率；所述
Figure BDA0002367103650000023
为所述目标第二光信号模式所包括的一路第二光信号的有效折射率；所述λ为所述第一光信号和所述第二光信号所具有的波长，所述Λ为所述光纤光栅的光栅周期。
可见，基于上述所示的公式，创建了该波长λ、第一光信号的有效折射率
Figure BDA0002367103650000024
第二光信号的有效折射率
Figure BDA0002367103650000025
以及该光纤光栅的光栅周期Λ的对应关系。基于该对应关系，使能该光纤光栅能够将具有该波长λ的第一光信号的至少部分光功率耦合至该第二光信号，从而使得该光纤滤波器不仅能够实现不同的第一光信号模式之间的增益均衡，还能够实现不同的第一光信号之间的增益均衡。能够实现对该目标第一光信号模式的光功率的精确调节，提高了增益均衡的效果。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该纤芯被刻蚀出多个光纤光栅，该光纤光栅的光栅周期彼此不同。
采用本方面所示的光纤滤波器，在纤芯被刻蚀出多个光纤光栅中，光栅周期互不相同，从而有效的保证了不同的光纤光栅能够将不同的第一光信号模式的光功率耦合至内包层，从而实现了对不同的第一光信号模式的光功率的独立调节，避免了互相干扰，有效提高了第一光信号模式的光功率的调节的精确性。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该至少两种第一光信号模式中的每一种均对应不同的一种第二光信号模式。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该至少两种第一光信号模式中的每一种均对应一种第二光信号模式。也就是说，也可能有多种不同的第一光信号模式对应同一种第二光信号模式；甚至，所有的第一光信号模式均对应同一种第二光信号模式，也是有可能的。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，在该至少两种第一光信号模式中，除对应的光功率最低的那种第一光信号模式，其余每一种均对应一种该第二光信号模式。
采用本方面所示的光纤滤波器，一个第一光信号模式的光功率仅能够耦合至一个第二光信号模式，不会出现同一第一光信号模式耦合至多个第二光信号模式的情况，从而有效的保证了对该第一光信号模式的光功率调节的可控，有效的实现了不同的第一光信号模式之间的增益均衡。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该光纤光栅沿该纤芯的轴向方向的长度与耦合至该目标第二光信号模式中的光功率大小之间呈正相关关系。
采用本方面所示的光纤滤波器，为实现对目标第一光信号模式的光功率的精确调节，以实现增益均衡，则需要调节耦合至目标第二光信号模式的光功率的大小，本方面所示可通过调节该光纤光栅沿该纤芯的轴向方向的长度的方式以调节耦合至该目标第二光信号模式中的光功率的大小。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该目标第一光信号模式已耦合至该外包层的光功率小于该目标第一光信号模式已耦合至该目标第二光信号模式的光功率。
为实现对目标第一光信号模式的光功率的精确调节，则通过外包层实现对目标第一光信号模式的光功率的精确调节，具体地，本方面所示通过控制该目标第一光信号模式已耦合至该外包层的光功率小于该目标第一光信号模式已耦合至该目标第二光信号模式的光功率的方式，实现该目标第一光信号模式的光功率仅向目标第二光信号模式耦合，尽量避免了目标第一光信号模式的光功率耦合至外包层。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该内包层的折射率和该外包层的折射率之间的差值与该第二光信号模式的种类数呈正相关关系。
为保证对目标第一光信号模式的光功率的可控调节，则该光纤光栅将该目标第一光信号模式的至少部分光功率仅向目标第二光信号模式进行耦合，可见，该内包层所支持的第二光信号模式的种类数需要是有限的。因为若该内包层所支持的第二光信号模式为无限多个，会导致该目标第一光信号模式会向多个第二光信号模式进行耦合，导致对该目标第一光信号模式的光功率调节的失控。本方面所示可通过调节该内包层的折射率和该外包层的折射率之间的差值的方式以实现对内包层所支持的第二光信号模式的种类数的调节，从而实现对第一光信号模式的光功率的可控调节。
基于本申请实施例第一方面，一种可选地实现方式中，该内包层的半径大小与该第二光信号模式的种类数之间呈正相关关系。
本方面所示可通过调节该内包层的半径大小的方式以实现对内包层所支持的第二光信号模式的种类数的调节，从而实现对第一光信号模式的光功率的可控调节。
本申请实施例第二方面提供了一种光纤放大器，该光纤放大器包括泵浦激光器、波分复用器、增益光纤以及光纤滤波器，该波分复用器分别与该泵浦激光器以及该增益光纤耦接，该增益光纤与该光纤滤波器耦接；该波分复用器用于对来自该泵浦激光器的泵浦光和光信号进行复用；该增益光纤用于对来自该波分复用器的该光信号进行增益放大以输出至少两种第一光信号模式，该光纤滤波器如上述第一方面所示，不做赘述。
在面向例如中长距离传输、超大容量模分传输、超大容量波分传输等场景，本方面所示的光纤放大器对经由该增益光纤进行增益放大后的至少两种不同的光信号模式进行增益均衡，该光纤放大器有效的保证了不同光信号模式之间的增益均衡，有效的降低光信号传输中断的概率。
附图说明
图1为现有技术所示的光纤滤波器所包括的一段光纤的结构示意图；
图2为本申请所提供的光纤放大器的一种实施例结构示例图；
图3为本申请所提供的光纤滤波器的第一种结构示例图；
图4为本申请所提供的纤芯的第一种结构示例图；
图5为本申请所提供的光纤滤波器的第二种结构示例图；
图6为本申请所提供的光纤滤波器的第三种结构示例图；
图7为本申请所提供的透射谱的第一种示例图；
图8为本申请所提供的透射谱的第二种示例图；
图9为本申请所提供的透射谱的第三种示例图；
图10为本申请所提供的透射谱的第四种示例图；
图11为本申请所提供的光谱图的第一种示例图；
图12为本申请所提供的光谱图的第二种示例图；
图13为本申请所提供的光纤滤波器的第四种结构示例图；
图14为本申请所提供的光谱图的第三种示例图；
图15为本申请所提供的光谱图的第四种示例图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下首先结合图2所示对本申请所提供的光纤放大器的具体结构进行说明：
本实施例所示的光纤放大器能够支持两个或两个以上光信号模式的增益放大。例如，该光纤放大器为少模掺铒光纤放大器(few mode erbium-doped fiber amplifier，FM-EDFA)。其中，不同的光信号模式具有不同的光强分布。
该光纤放大器200包括隔离器201、泵浦激光器203、波分复用器202、增益光纤204以及光纤滤波器205。该隔离器201、波分复用器202、增益光纤204以及光纤滤波器205依次耦接，且该波分复用器202还与泵浦激光器203耦接。
该隔离器201用于抑制回波反射光进入光纤206，并用于将来自光纤206的光信号发送给波分复用器202。该波分复用器202用于对来自该隔离器201的光信号和来自泵浦激光器203的泵浦光进行复用。该增益光纤204用于对来自波分复用器202的光信号进行增益放大以输出至少两种不同的光信号模式。
在面向例如中长距离传输、超大容量模分传输、超大容量波分传输等场景，增益光纤204对不同光信号模式的放大增益不同，不可避免地在光信号模式传输的过程中产生误码。本实施例通过光纤滤波器205对来自该增益光纤204的至少两种不同的光信号模式进行增益均衡，该光纤滤波器有效的保证了不同光信号模式之间的增益均衡，有效的降低光信号传输中断的概率。本实施例以光纤滤波器205为增益平坦滤波器(gain flatteningfilter，GFF)为例进行示例性说明。
以下结合图3所示对光纤滤波器的具体结构进行说明，其中，图3为沿该光纤滤波器的径向，该光纤滤波器的切面图。
该光纤滤波器包括由内而外依次设置的纤芯310、内包层320和外包层330。具体地，该内包层320包裹于该纤芯310的外周面，该外包层330包裹于该内包层320的外周面。沿该光纤滤波器的径向，本实施例以纤芯310、内包层320和外包层330均为圆形为例进行示例性说明，在其他示例中，沿该光纤滤波器的径向，纤芯310、内包层320和外包层330中的一个或多个还可为方形、椭圆形、不规则形状等，具体在本实施例中不做限定。
具体地，该纤芯310的折射率为ncore，该内包层320的折射率为ninner_clad，该外包层330的折射率为nouter_clad。其中，ncore>ninner_clad>nouter_clad。可见，该纤芯310、内包层320和外包层330的折射率依次递减。以纤芯310为例，纤芯310的折射率ncore具体是指，光信号在真空中的传播速度与光信号在该纤芯310的传播速度之比。
该纤芯310的半径为rcore，该内包层320的半径为rinner_clad，该外包层330的半径为router_clad。其中，router_clad>rinner_clad>rcore。可见，该纤芯310、内包层320和外包层330的半径依次递增。
本实施例所示的该纤芯310用于传输至少两种互不相同的第一光信号模式，该内包层320用于传输至少两种互不相同的第二光信号模式，对第一光信号模式以及第二光信号模式的具体说明，请参见图2所示对光信号模式的说明，不做赘述。
以下结合图4所示，对纤芯310的具体结构进行说明，其中，图4为沿该光纤滤波器的轴向方向，该光纤滤波器的切面图。
沿该光纤滤波器的轴向方向，在纤芯上利用激光刻蚀出光纤光栅。其中，本实施例以该纤芯为少模光纤(few mode fiber,FMF)为例进行示例性说明。在其他示例中，该纤芯还可为多模光纤(multi mode fiber,MMF)。需明确的是，本实施例对光纤光栅的形成方式不做限定，只要能够在纤芯上形成如图4所示的光纤光栅即可。
具体地，该纤芯310包括N个光纤光栅，即G1、G2、…GN，本实施例对N的具体取值不做限定，只要该N为大于或等于1的正整数即可。该N各光纤光栅的光栅周期彼此不同。光纤光栅G1沿该纤芯310的轴向方向的长度为L1，依次类推，光纤光栅GN沿该纤芯310的轴向方向的长度为LN。
以下以光纤光栅G1为例，对光纤光栅的具体结构进行说明：
光纤光栅G1包括多段子光栅，本实施例对各光纤光栅所包括的子光栅的具体数量不做限定，以图4为例，光纤光栅G1具体包括子光栅G1-1、G1-2以及G1-3。
不同的子光栅可具有不同的光栅周期，例如，子光栅G1-1具有的光栅周期为Λ1_1，子光栅G1-2具有的光栅周期为Λ1_2，子光栅G1-3具有的光栅周期为Λ1_3，且光栅周期Λ1_1、光栅周期Λ1-2以及光栅周期Λ1_3互不相同。
需明确的是，本实施例以一个光纤光栅中，不同的子光栅具有不同的光栅周期为例进行示例性说明，在其他示例中，不同的子光栅也可具有相同的光栅周期，具体不做限定。
以下以子光栅G1-1为例，对子光栅所具有的光栅周期进行说明：
具体地，子光栅G1-1具有M个光栅周期Λ1_1，且子光栅G1-1所具有M个光栅周期Λ1_1均相等。每个光栅周期Λ1_1包括折射率已调制部分401和折射率未调制部分402。其中，该折射率已调制部分401是指通过激光在纤芯上刻蚀出的折射率发生变化的区域，以使该已调制部分401成为一个折射率改变点。该折射率未调制部分402是指与该折射率已调制部分401相邻，且折射率未发生变化的区域，本实施例对M的具体取值不做限定。
以下结合图5所示对内包层的具体结构进行说明，图5为沿该光纤滤波器的轴向方向，该光纤滤波器的切面图。
本实施例所示的内包层320包括至少一段子包层51，本实施例以子包层51为多段为例进行示例性说明，多段同轴设置且依次连接的子包层51组成该内包层320。本实施例所示的子包层的数量与上述所示的光纤光栅的数量相等，在光纤光栅的数量为多个的情况下，则多个子包层分别包裹不同光纤光栅。
需明确的是，图5所示以用于包裹不同的光纤光栅的子包层具有不同的半径为例进行示例性说明，例如，包裹光纤光栅G1的子包层511和包裹光纤光栅G2的子包层512的半径不同，且子包层511的半径小于子包层512的半径。在其他示例中，用于包裹不同光纤光栅的子包层的半径也可相同。
本实施例通过调节该内包层的半径的方式，以实现对该内包层所支持的第二光信号模式的种类数的调节，例如，可通过缩减该内包层半径的方式缩减该段内包层所支持的第二光信号模式的种类数，以图5所示为例，子包层511的半径小于子包层512的半径，则子包层511所支持的第二光信号模式的种类数小于子包层512所支持的第二光信号模式的种类数。
本实施例所示的光纤滤波器的纤芯310传输至少两种互不相同的第一光信号模式，为实现增益均衡，则需要将第一光信号模式的至少部分光功率耦合至内包层，以实现对纤芯所传输的两个或两个以上的第一光信号模式的增益均衡。以下对实现增益均衡的几种可选的耦合方式进行示例性说明：
耦合方式1
该至少两种第一光信号模式中的每一种均对应不同的一种第二光信号模式，从而使得每一种第一光信号模式的至少部分光功率耦合至其对应的一种第二光信号模式中，且不同的第一光信号模式所耦合的第二光信号模式的种类互不相同。
例如，至少两种第一光信号模式为LP01以及LP11，至少两种第二光信号模式为LP03以及LP12，且LP01与LP03对应，LP11与LP12对应，则LP01的至少部分光功率耦合至LP03，LP11的至少部分光功率耦合至LP12，以实现LP01与LP11之间的增益均衡。
耦合方式2
该至少两种第一光信号模式对应同一种第二光信号模式，从而使得每一种第一光信号模式的至少部分光功率耦合至其对应的一种第二光信号模式中，且不同的第一光信号模式所耦合的第二光信号模式的种类均相同。
例如，至少两种第一光信号模式为LP01以及LP11，至少两种第二光信号模式为LP03以及LP12，且LP01以及LP11均对应LP03，则LP01的至少部分光功率以及LP11的至少部分光功率均耦合至LP03，以实现LP01与LP11之间的增益均衡。
耦合方式3
在该至少两种第一光信号模式中，除对应的光功率最低的那种第一光信号模式，其余每一种均对应一种该第二光信号模式。
例如，至少两种第一光信号模式为LP01以及LP11，至少两种第二光信号模式为LP03以及LP12，且LP01的光功率小于LP11的光功率，为实现增益均衡，在可仅调节LP11的光功率，在LP11对应LP12的情况下，可仅将LP11的至少部分光功率耦合至LP12，以实现LP01与LP11之间的增益均衡。
以下对第一光信号模式的至少部分光功率向内包层耦合的过程进行说明：
若一个第一光信号模式的光功率耦合至多个第二光信号模式，则无法调节该第一光信号模式耦合至各第二光信号模式的光功率的大小，从而导致对该第一光信号模式的光功率调节的失控，无法实现多个第一光信号模式之间的增益均衡。
而本实施例所示的光纤滤波器，一个第一光信号模式的光功率仅能够耦合至一个第二光信号模式，不会出现同一第一光信号模式耦合至多个第二光信号模式的情况，从而有效的保证了对该第一光信号模式的光功率调节的可控，有效的实现了不同的第一光信号模式之间的增益均衡，以下对具体实现过程进行说明：
本实施例中，目标第一光信号模式的至少部分光功率在目标光纤光栅处仅与目标第二光信号模式耦合。其中，该目标第一光信号模式为纤芯所传输的至少两种第一光信号模式中的一种，该第二光信号模式仅为该内包层所传输的至少两种该第二光信号模式中的一种，该目标光纤光栅为纤芯所包括的一个光纤光栅。可见，该目标光纤光栅能够将该目标第一光信号模式的至少部分光功率仅向目标第二光信号模式耦合，有效的避免了该目标第一光信号模式耦合至多个第二光信号模式的情况，进而避免了对该目标第一光信号模式的光功率调节的失控。
具体地，本实施例以目标第一光信号模式基于相位匹配条件向目标第二光信号模式耦合为例进行示例性说明：
相位匹配条件1
基于该相位匹配条件所创建的对应关系如下述公式所示：
Figure BDA0002367103650000071
以下对该公式中的各参数进行说明：
首先，对有效折射率
Figure BDA0002367103650000072
进行说明：具体地，该目标第一光信号模式包括一路或多路具有不同波长的第一光信号，该
Figure BDA0002367103650000073
为该第一光信号模式所包括的一路第一光信号的有效折射率。
其中，
Figure BDA0002367103650000074
该β1为传播常数，用于表征该第一光信号在纤芯中传播的单位距离上的相位变化，该波长λ为该第一光信号的波长。
其次，对
Figure BDA0002367103650000081
进行说明：具体地，该目标第二光信号模式包括一路或多路具有不同波长的第二光信号，该
Figure BDA0002367103650000082
为该第二光信号模式所包括的一路第二光信号的有效折射率。
其中，
Figure BDA0002367103650000083
该β2为传播常数，用于表征该第二光信号在内包层中传播的单位距离上的相位变化，该波长λ为该第二光信号的波长。
本实施例所示的为实现对第一光信号模式的光功率的调节，则需要对该第一光信号模式所包括的各第一光信号的光功率的调节。具体地，可通过将该第一光信号的至少部分光功率耦合至该第二光信号，以实现对该第一光信号的光功率的调节。而为实现该第一光信号向该第二光信号耦合，则该第一光信号的波长和该第二光信号的波长相等，且均等于该波长λ。
再次，对光栅周期Λ进行说明：由图4所示可知，本实施例所示的纤芯包括多个光纤光栅，不同的光纤光栅用于对不同的光信号模式进行光功率调节，从而实现了对不同的光信号模式的光功率的独立调节。一个目标光纤光栅包括多个子光栅，不同的子光栅用于对具有不同波长的光信号进行光功率的调节，从而实现了对不同的光信号的光功率的独立调节。
在目标光纤光栅用于对具有波长λ的第一光信号进行光功率调节的情况下，该目标光纤光栅的光栅周期可为目标子光栅的光栅周期，其中，该目标子光栅为该目标光纤光栅所包括的一段子光栅。继续如图4所示，该光纤光栅G1所包括的子光栅G1-1的光栅周期Λ1_1满足上述公式所示的对应关系，则该子光栅G1-1为目标子光栅，该目标子光栅G1-1用于对该第一光信号的光功率大小进行调节。
相位匹配条件2
Figure BDA0002367103650000084
相位匹配条件2所示的各参数的说明，请详见相位匹配条件1所示，不做赘述。本示例中，在
Figure BDA0002367103650000085
小于110％且大于90％的情况下，经过验证，能够实现对该目标第一光信号模式的光功率的精确调节，提高了增益均衡的效果。本实施例对该
Figure BDA0002367103650000086
的数值范围的说明为可选地的示例，不做限定，只要能够实现对该目标第一光信号模式的光信号的精确调节即可。
可见，基于相位匹配条件1或相位匹配条件2所示的公式，创建了该波长λ、第一光信号的有效折射率
Figure BDA0002367103650000087
第二光信号的有效折射率
Figure BDA0002367103650000088
以及该目标光纤光栅的光栅周期Λ的对应关系。基于该对应关系，使能该目标光纤光栅能够将具有该波长λ的第一光信号的至少部分光功率耦合至该第二光信号，从而使得该光纤滤波器不仅能够实现不同的第一光信号模式之间的增益均衡，还能够实现不同的第一光信号之间的增益均衡。
由上述可知，为保证对目标第一光信号模式的光功率的可控调节，则目标光纤光栅将该目标第一光信号模式的至少部分光功率仅向目标第二光信号模式进行耦合，可见，该内包层所支持的第二光信号模式的种类数需要是有限的。因为若该内包层所支持的第二光信号模式为无限多个，会导致该目标第一光信号模式会向多个第二光信号模式进行耦合，导致对该目标第一光信号模式的光功率调节的失控。以下对如何控制该内包层所支持的第二光信号模式的种类数的方式进行说明：
需明确的是，以下提供了控制内包层所支持的第二光信号模式的种类数的几种方式，在实际应用中，可通过如下所示的一项或多项方式，以实现对内包层所支持的第二光信号模式的种类数的控制。
方式1
通过控制内包层的折射率和该外包层的折射率的方式，实现对内包层所支持的第二光信号模式的种类数的控制。其中，该内包层的折射率和该外包层的折射率的差值与该内包层所支持的该第二光信号模式的种类数之间呈正相关关系。
可见，若需要提高第二光信号模式的种类数，则提高内包层的折射率和外包层的折射率之间的差值，若需要降低第二光信号模式的种类数，则降低内包层的折射率和外包层的折射率之间的差值。
方式2
通过控制内包层的半径大小的方式，实现对内包层所支持的第二光信号模式的种类数的控制。其中，该内包层的半径大小与该内包层所支持的该第二光信号模式的种类数之间呈正相关关系。
可见，若需要提高第二光信号模式的种类数，则提高内包层的半径大小，若需要降低第二光信号模式的种类数，则降低内包层的半径大小。
本实施例所示的光纤滤波器为实现对目标第一光信号模式的光功率的精确调节，以实现增益均衡，则需要调节耦合至目标第二光信号模式的光功率的大小，具体调节方式参见如下所示：
需明确的是，以下提供了对光功率调节的几种方式，在实际应用中，可通过如下所示的一项或多项方式，以实现对光功率的调节。
调节方式1
通过调节目标光纤光栅沿纤芯轴向方向的长度大小，以实现对该目标第一光信号模式的光功率的调节，其中，该目标光纤光栅沿纤芯轴向方向的长度与耦合至该目标第二光信号模式中的光功率大小呈正相关关系。
具体地，以对该目标第一光信号模式的一路第一光信号的调节过程为例进行示例性说明：即通过调节目标子光栅沿纤芯轴向方向的长度大小，以实现对该第一光信号的光功率的调节。对该目标子光栅的说明，请详见图4所示，不做赘述。该目标子光栅的长度与耦合至该目标第二光信号模式中的光功率大小呈正相关关系。继续如图4所示，目标子光栅G1-1沿该纤芯的轴向方向的长度L1-1越大，则该目标子光栅G1-1向目标第二光信号模式耦合的光功率越大，该长度L1-1越小，则该目标子光栅G1-1向目标第二光信号模式耦合的光功率越小。可见，可根据需要对目标第一光信号模式的光功率调节的大小，确定该目标子光栅G1-1的长度L1-1。
调节方式2
通过外包层实现对目标第一光信号模式的光功率的精确调节。具体地，为实现对目标第一光信号模式的光功率的可控调节，需要目标第一光信号模式的光功率仅向目标第二光信号模式耦合，需要尽量避免目标第一光信号模式的光功率耦合至外包层。具体方式为，保证第一耦合系数小于第二耦合系数。
其中，该第一耦合系数为第一光功率与第二光功率的比值，该第二耦合系数为第三光功率与该第二光功率的比值。
该第一光功率为该目标第一光信号模式已耦合至该外包层的光功率，该第二光功率为该目标第一光信号模式处于未被耦合的状态下所具有的光功率，该第三光功率为该目标第一光信号模式已耦合至该目标第二光信号模式的光功率。
该第一耦合系数小于该第二耦合系数的程度越大，目标第一光信号模式能够耦合至外包层的光功率越小，从而有效地保证了对该目标第一光信号模式的光功率调节的精确性。例如，若该第二耦合系数为第一耦合系数的10倍左右，则说明第一耦合系数远小于第二耦合系数，此时目标第一光信号模式耦合至外包层的光功率极为微弱，此时可以忽略目标第一光信号模式与外包层之间的耦合，有效的保证了目标第一光信号模式的光功率仅向目标内包层耦合，实现了对目标第一光信号模式的光功率的精确调节，实现增益均衡。
为更好的理解本申请所提供的光纤滤波器，以下结合具体应用场景对光纤滤波器进行具体说明：
应用场景一
本应用场景结合图6所示进行说明，本应用场景以纤芯所传输的光信号模式的种类数和该内包层所传输的第二光信号模式的种类数相等为例。具体地，该纤芯传输有四个第一光信号模式，即LP01、LP11、LP21和LP02。内包层所传输的第二光信号模式为LP31、LP12、LP03和LP22。
本实施例以基于相同的结构参数实现对不同的光信号模式的光功率调节为例，其中，该结构参数为：纤芯的半径为6.6微米(μm)、内包层半径为12.5μm，外包层半径为62.5μm。该结构参数还为：纤芯的折射率为1.45952，内包层的折射率为1.44782，外包层的折射率为1.44402。
其中，纤芯所传输的第一光信号模式LP01基于相位匹配向第二光信号模式LP31耦合，纤芯所传输的第一光信号模式LP11基于相位匹配向第二光信号模式LP12耦合，纤芯所传输的第一光信号模式LP21基于相位匹配向第二光信号模式LP03耦合，纤芯所传输的第一光信号模式LP02基于相位匹配向第二光信号模式LP22耦合。以下对具体地耦合方式进行说明：
耦合方式1
结合图6和表1所示对纤芯所传输的第一光信号模式LP01向第二光信号模式LP31耦合进行具体说明：
表1
Figure BDA0002367103650000111
通过目标光纤光栅601实现对第一光信号模式LP01的耦合，该第一光信号模式LP01包括有六路第一光信号，且该六路第一光信号的中心波长分别为1530nm、1535nm、1540nm、1545nm、1555nm以及1555nm。
该目标光纤光栅601包括六段子光栅，即G1-1、G1-2、G1-3、G1-4、G1-5以及G1-6。其中，该子光栅G1-1的光栅周期Λ为0.01209厘米(cm)，且该子光栅G1-1共包括有285个光栅周期Λ，该子光栅G1-1沿该纤芯的轴向方向的长度为3.45cm。该子光栅基于相位匹配能够将具有中心波长为1530nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP31，对相位匹配的具体说明，请详见上述所示，不做赘述。基于表1所示可知，依次类推，该G1-6能够将中心波长为1555nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP31。
耦合方式2
结合图6和表2所示对纤芯所传输的第一光信号模式LP11向第二光信号模式LP12耦合进行具体说明：
表2
Figure BDA0002367103650000112
通过目标光纤光栅602实现对第一光信号模式LP11的耦合，该第一光信号模式LP11包括有三路第一光信号，且该三路第一光信号的中心波长分别为1532nm、1545nm以及1550nm。
该目标光纤光栅602包括三段子光栅，即G2-1、G2-2以及G2-3。对G2-1、G2-2以及G2-3的光栅周期以及光栅周期的种类数的说明，请参见表2所示，不做赘述。以子光栅G2-1为例，该子光栅G2-1用于将具有中心波长1532nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP12，依次类推，子光栅G2-3用于将具有中心波长1558nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP12。
耦合方式3
结合图6和表3所示对纤芯所传输的第一光信号模式LP21向第二光信号模式LP03耦合进行具体说明：
表3
Figure BDA0002367103650000121
通过目标光纤光栅603实现对第一光信号模式LP21的耦合，该第一光信号模式LP21包括有三路第一光信号，且该三路第一光信号的中心波长分别为1532nm、1545nm以及1555nm。
该目标光纤光栅603包括三段子光栅，即G3-1、G3-2以及G3-3。对G3-1、G3-2以及G3-3的光栅周期以及光栅周期的种类数的说明，请参见表3所示，不做赘述。以子光栅G3-1为例，该子光栅G3-1用于将具有中心波长1532nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP03，依次类推，子光栅G3-3用于将具有中心波长1555nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP03。
耦合方式4
结合图6和表4所示对纤芯所传输的第一光信号模式LP02向第二光信号模式LP22耦合进行具体说明：
表4
Figure BDA0002367103650000122
通过目标光纤光栅604实现对第一光信号模式LP02的耦合，该第一光信号模式LP02包括有三路第一光信号，且该三路第一光信号的中心波长分别为1531nm、1550nm以及1557nm。
该目标光纤光栅604包括三段子光栅，即G4-1、G4-2以及G4-3。对G4-1、G4-2以及G4-3的光栅周期以及光栅周期的数量的说明，请参见表4所示，不做赘述。以子光栅G4-1为例，该子光栅G4-1用于将具有中心波长1531nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP22，依次类推，子光栅G4-3用于将具有中心波长1557nm的第一光信号模式的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP22。
本应用场景以不同的第一光信号模式的光功率耦合至不同的第二光信号模式为例进行示例性说明，需明确的是，此处不做限定，例如，也可多个第一光信号模式的光功率耦合至同一第二光信号模式中，只要任一第一光信号模式中的任一路第一光信号的光功率，仅向一个第二光信号模式耦合即可，可见，一个第二光信号模式可接收多个第一光信号模式的光功率，而不同的第二光信号模式不能接收来自同一第一光信号模式的光功率。
可见，在纤芯包括级联的目标光纤光栅601、目标光纤光栅602、目标光纤光栅603以及目标光纤光栅604，即可能够实现对整个C波段(1530-1565nm)的增益均衡。本应用场景所示的纤芯以实现整个C波段的增益均衡为例进行示例性说明，在其他示例中，该纤芯还可实现对其他波段的增益均衡，例如对L波段实现增益均衡。
采用本应用场景还能够实现相同的波长在不同的光信号模式下的增益均衡。具体地请见如下表5所示：
表5
Figure BDA0002367103650000131
以表5所示为例，第一光信号模式LP01、LP11、LP21和LP02均包括一路中心波长为1545nm的光信号，通过光纤光栅G1、光纤光栅G2、光纤光栅G3以及光纤光栅G4分别实现对具有中心波长为1545nm的光信号的光功率的调节，以实现具有中心波长为1545nm的光信号在第一光信号模式LP01、LP11、LP21和LP02下的增益均衡。
本应用场景所示的目标光纤光栅能够对一个第一光信号模式的光功率进行调节，且不同的目标光纤光栅能够对不同的第一光信号模式进行调节，可见，因不同的目标光纤光栅会基于不同的相位匹配，以实现对不同的第一光信号模式的光功率的调节。即各目标光纤光栅能够对各第一光信号模式的光功率的进行独立调节，有效的避免相互干扰。其中，避免相互干扰是指，目标光纤光栅在传输第一光信号模式LP01、LP11、LP21和LP02的过程中，该目标光纤光栅对一个第一光信号模式进行耦合的过程中，不会干扰该目标光纤光栅所传输的其他第一光信号模式的光功率。为更好的说明本应用场景所示的光纤滤波器能够有效地避免相互干扰的说明，请详见如下所示的仿真示例：
仿真示例1
本仿真示例结合上述所示的耦合方式1所示，即纤芯所传输的第一光信号模式LP01向第二光信号模式LP31耦合。具体地，在本仿真示例中，根据该目标光纤光栅601所具有的光栅周期的数量N的不同取值进行仿真，对光栅周期的数量N的说明，请详见耦合方式1所示，不做赘述。本仿真示例对包括该光栅周期的数量N的子光栅不做限定，例如，包括该光栅周期的数量N的子光栅可为G1-1、G1-2、G1-3、G1-4、G1-5以及G1-6中的一个或多个。
可选地，本仿真示例以光栅周期的数量N在区间40至400中取值为例，例如，光栅周期的数量N以周期40递增的方式在该区间内取值，则光栅周期的数量N分别取值：40、80、120、160、200、240、280、320、360以及400。
针对具有上述各光栅周期的数量N的目标光纤光栅601对第一光信号模式LP01进行耦合以获取如图7所示的透射谱701，该透射谱701的横坐标为波长，单位为纳米(nm)，纵坐标为相对功率，单位为分贝(dB)，该相对功率为第一光信号模式LP01耦合至第二光信号模式LP31中的光功率的大小与尚未耦合的第一光信号模式LP01的光功率大小。
根据该透射谱701可知，当光栅周期的数量N的取值不同时，该第一光信号模式LP01在目标光纤光栅的耦合作用下，具有不同的衰减曲线。例如，当N的取值有上述10种时，即可获取如该透射谱701所示的十条衰减曲线。可见，具有不同光栅周期的数量N的目标光纤光栅601能够对第一光信号模式LP01的光功率进行耦合。
在目标光纤光栅601传输第一光信号模式LP11、LP21以及LP02的情况下，该第一光信号模式LP11、LP21以及LP02的透射谱分别如图7所示的透射谱702、703以及704所示。可见，该第一光信号模式LP11、LP21以及LP02的衰减曲线几乎不随目标光纤光栅601的各光栅周期的数量N的取值的不同有所变化。即当N的取值有上述10种时，所获取如该透射谱702、703以及704所示的十条几乎重合衰减曲线。
该第一光信号模式LP11、LP21以及LP02的最大相对功率分别为0.027、0.25和0.35。可见，在目标光纤光栅601对第一光信号模式LP01进行耦合时，几乎不会对第一光信号模式LP11、LP21以及LP02的光功率造成干扰。
仿真示例2
本仿真示例结合上述所示的耦合方式2所示，即纤芯所传输的第一光信号模式LP11向第二光信号模式LP12耦合。具体地，在本仿真示例中，根据该目标光纤光栅602所具有的光栅周期的数量N的不同取值进行仿真，对光栅周期的数量N的取值的说明，请参见上述仿真示例1所示，不做赘述。
针对具有上述各光栅周期的数量N的目标光纤光栅602对第一光信号模式LP11进行耦合以获取如图8所示的透射谱802，该透射谱802的坐标的说明，请详见上述仿真示例1所示，不做赘述。
根据该透射谱802可知，当光栅周期的数量N的取值不同时，该第一光信号模式LP11在目标光纤光栅602的耦合作用下，具有不同的衰减曲线。例如，当N的取值有上述10种时，即可获取如该透射谱802所示的十条衰减曲线。可见，具有不同光栅周期的数量N的目标光纤光栅602能够对第一光信号模式LP11的光功率进行耦合。
在目标光纤光栅602传输第一光信号模式LP01、LP21以及LP02的情况下，该第一光信号模式LP01、LP21以及LP02的透射谱分别如图8所示的透射谱801、803以及804所示。可见，该第一光信号模式LP01、LP21以及LP02的衰减曲线几乎不随目标光纤光栅602的各光栅周期的数量N的取值的不同有所变化。即当N的取值有上述10种时，所获取如该透射谱801、803以及804所示的十条几乎重合衰减曲线。该第一光信号模式LP01、LP21以及LP02的最大相对功率分别为0.0028、0.06和0.07。可见，在目标光纤光栅602对第一光信号模式LP11进行耦合时，不会对第一光信号模式LP01、LP21以及LP02造成干扰。
仿真示例3
本仿真示例结合上述所示的耦合方式3所示，即纤芯所传输的第一光信号模式LP21向第二光信号模式LP03耦合。具体地，在本仿真示例中，根据该目标光纤光栅603所具有的光栅周期的数量N的不同取值进行仿真，对光栅周期的数量N的取值的说明，请参见上述仿真示例1所示，不做赘述。
针对具有上述各光栅周期的数量N的目标光纤光栅603对第一光信号模式LP21进行耦合以获取如图9所示的透射谱903，该透射谱903的坐标的说明，请详见上述仿真示例1所示，不做赘述。
根据该透射谱903可知，当光栅周期的数量N的取值不同时，该第一光信号模式LP21在目标光纤光栅603的耦合作用下，具有不同的衰减曲线。例如，当N的取值有上述10种时，即可获取如该透射谱903所示的十条衰减曲线。可见，具有不同光栅周期的数量N的目标光纤光栅603能够对第一光信号模式LP21的光功率进行耦合。
在目标光纤光栅603传输第一光信号模式LP01、LP11以及LP02的情况下，该第一光信号模式LP01、LP11以及LP02的透射谱分别如图9所示的透射谱901、902以及904所示。可见，该第一光信号模式LP01、LP11以及LP02的衰减曲线几乎不随目标光纤光栅603的各光栅周期的数量N的取值的不同有所变化。即当N的取值有上述10种时，所获取如该透射谱901、902以及904所示的十条几乎重合衰减曲线。该第一光信号模式LP01、LP11以及LP02的最大相对功率分别为0.002、0.005和0.055。可见，在目标光纤光栅603对第一光信号模式LP21进行耦合时，不会对第一光信号模式LP01、LP11以及LP02造成干扰。
仿真示例4
本仿真示例结合上述所示的耦合方式4所示，即纤芯所传输的第一光信号模式LP02向第二光信号模式LP22耦合。具体地，在本仿真示例中，根据该目标光纤光栅604所具有的光栅周期的数量N的不同取值进行仿真，对光栅周期的数量N的取值的说明，请参见上述仿真示例1所示，不做赘述。
针对具有上述各光栅周期的数量N的目标光纤光栅604对第一光信号模式LP02进行耦合以获取如图10所示的透射谱1004，该透射谱1004的坐标的说明，请详见上述仿真示例1所示，不做赘述。
根据该透射谱1004可知，当光栅周期的数量N的取值不同时，该第一光信号模式LP02在目标光纤光栅604的耦合作用下，具有不同的衰减曲线。例如，当N的取值有上述10种时，即可获取如该透射谱1004所示的十条衰减曲线。可见，具有不同光栅周期的数量N的目标光纤光栅604能够对第一光信号模式LP02的光功率进行耦合。
在目标光纤光栅604传输第一光信号模式LP01、LP11以及LP21的情况下，该第一光信号模式LP01、LP11以及LP21的透射谱分别如图10所示的透射谱1001、1002以及1004所示。可见，该第一光信号模式LP01、LP11以及LP21的衰减曲线几乎不随目标光纤光栅604的各光栅周期的数量N的取值的不同有所变化。即当N的取值有上述10种时，所获取如该透射谱1001、1002以及1004所示的十条几乎重合衰减曲线。该第一光信号模式LP01、LP11以及LP21的最大相对功率分别为0.001、0.023和0.07。可见，在目标光纤光栅604对第一光信号模式LP02进行耦合时，不会对第一光信号模式LP01、LP11以及LP21造成干扰。
以下通过仿真方式验证本应用场景所示的光纤滤波器实现增益均衡的效果：
首先参见图11所示，其中，图11为上述所示的增益光纤所输出的四种第一光信号模式LP01、LP11、LP21以及LP02的光谱图。该光谱图的横坐标表示波长，纵坐标表示功率。第一光信号模式LP01、LP11、LP21以及LP02未经光纤滤波器的滤波，每个光信号模式在光谱图中的功率均有比较大的起伏，且光信号模式彼此之间的功率差值也比较大，无法实现模式间的均衡。
结合图12所示，其中，图12为增益光纤所输出的四种光信号模式经过光纤滤波器滤波后的光谱图。第一光信号模式LP01、LP11、LP21以及LP02已经光纤滤波器的滤波，每个光信号模式在光谱图中的功率均有相当小的起伏，如图12所示，各光信号模式的功率最大值和功率最小值的比值均小于0.47，且光信号模式彼此之间的功率差值很小，基本保持均衡。
可见，基于本应用场景所示的光纤滤波器，能够对增益光纤所输出的四种第一光信号模式LP01、LP11、LP21以及LP02的光功率进行调节，以实现不同第一光信号模式之间的增益均衡。
应用场景二
本应用场景结合图13所示进行说明，本应用场景以纤芯所传输的光信号模式的种类数和该内包层所传输的第二光信号模式的种类数不相等为例。具体地，该纤芯传输有两个光信号模式，即LP01以及LP11。内包层所传输的第二光信号模式为LP21、LP02、LP12以及LP31。其中，纤芯所传输的第一光信号模式LP01基于相位匹配向第二光信号模式LP21耦合，纤芯所传输的第一光信号模式LP11基于相位匹配向第二光信号模式LP02耦合。
本实施例以基于不同的结构参数实现对不同的光信号模式的功率调节为例，其中，第一结构参数用于对第一光信号模式LP01进行耦合，第二结构参数用于对第一光信号模式LP11进行耦合。其中，第一结构参数为：纤芯的半径为6.8μm，内包层的半径为9.0μm，外包层半径为62.5μm。纤芯的折射率为1.4536，内包层的折射率为1.4473，外包层的折射率为1.44402。第二结构参数为：纤芯的半径为6.8μm，内包层的半径为11.0μm，外包层的半径为62.5μm。纤芯的折射率为1.4536，内包层的折射率为1.4473，外包层的折射率为1.44402，以下对具体地耦合方式进行说明：
耦合方式1
结合图13和表6所示对纤芯所传输的第一光信号模式LP01向第二光信号模式LP21耦合进行具体说明：
表6
Figure BDA0002367103650000171
通过目标光纤光栅1301实现对第一光信号模式LP01的耦合，该第一光信号模式LP01包括有三路第一光信号，且该三路第一光信号的中心波长分别为表6所示的1530nm、1545nm以及1555nm。
该目标光纤光栅1301包括三段子光栅，即G1-1、G1-2以及G1-3。其中，各子光栅的光栅周期、光栅周期的数量以及长度请详见表6所示。
具体地，该子光栅G1-1基于相位匹配能够将中心波长为1530nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP21，对相位匹配的具体说明，请详见上述所示，不做赘述。，依次类推，该子光栅G1-3能够将中心波长为1555nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP21。
耦合方式2
结合图13和表7所示对纤芯所传输的第一光信号模式LP11向第二光信号模式LP02耦合进行具体说明：
表7
Figure BDA0002367103650000172
通过目标光纤光栅1302实现对第一光信号模式LP11的耦合，该第一光信号模式LP11包括有三路第一光信号，且该三路第一光信号的中心波长分别为表7所示的1530nm、1545nm以及1555nm。
该目标光纤光栅1302包括三段子光栅，即G2-1、G2-2以及G2-3。其中，各子光栅的光栅周期、光栅周期的数量、长度以及中心波长请详见表7所示。
具体地，该子光栅G2-1基于相位匹配能够将中心波长为1530nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP02，对相位匹配的具体说明，请详见上述所示，不做赘述。依次类推，该子光栅G2-3能够将中心波长为1555nm的第一光信号的至少部分光功率耦合至第二光信号模式LP02。
可见，在纤芯包括级联的目标光纤光栅1301以及1302能够实现对整个C波段(1530-1565nm)的增益均衡。而且各目标光纤光栅能够对各第一光信号模式的光功率的进行独立调节，有效的避免相互干扰，对相关干扰的具体说明，请详见上述应用场景一所示，不做赘述。以下通过仿真方式验证本应用场景所示的光纤滤波器实现增益均衡的效果。
首先参见图14所示，其中，图14为上述所示的增益光纤所输出的两种第一光信号模式LP01以及LP11的光谱图。该光谱图的坐标的说明，请详见图11所示，不做赘述。第一光信号模式LP01以及LP11未经光纤滤波器的滤波，每个第一光信号模式在光谱图中的功率均有比较大的起伏。
结合图15所示，其中，图15为增益光纤所输出的两种第一光信号模式LP01以及LP11的光谱图。第一光信号模式LP01以及LP11已经被光纤滤波器的滤波，每个第一光信号模式在光谱图中的功率均有相当小的起伏，如图15所示，各第一光信号模式的功率最大值和功率最小值的比值均小于0.5。
基于上述所示，以下对本申请所示的光纤滤波器的有效效果进行说明：
采用本实施例所示的光纤滤波器能够对两路或两路以上的第一光信号模式的光功率进行独立的调节，从而有效的实现了不同光信号模式之间的增益均衡以及不同光信号模式中不同波长的第一光信号之间的增益均衡，有效的降低光信号传输中断的概率。
基于目标光纤光栅对目标第一光信号模式的光功率进行调节，不会干扰其他第一光信号的光功率，有效的避免了干扰。
该光纤滤波器的目标光纤光栅，能够将目标第一光信号模式的至少部分光功率耦合至一个目标第二光信号模式中，该目标第二光信号模式仅为内包层所支持一个光信号模式，可见，不会出现同一目标第一光信号模式的光功率耦合至多个第二光信号模式中的情况，从而实现了对目标第一光信号模式的光功率的可控调节，而且有效地提高了对目标第一光信号模式的光功率调节的精确性。
该光纤滤波器是基于纤芯中的光纤光栅对光功率进行耦合的，光纤光栅具有结构简单，插损小、体积小、成本低等优点。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种光纤滤波器，其特征在于，包括纤芯、内包层以及外包层，所述内包层包裹于所述纤芯的外周面，所述外包层包裹于所述内包层的外周面，所述纤芯的折射率、所述内包层的折射率和所述外包层的折射率依次递减，所述纤芯用于传输至少两种互不相同的第一光信号模式，所述内包层用于传输至少两种互不相同的第二光信号模式，所述纤芯被刻蚀出至少一个光纤光栅；
目标第一光信号模式的至少部分光功率在所述光纤光栅处仅与目标第二光信号模式耦合，其中，所述目标第一光信号模式为至少两种第一光信号模式中的一种，所述目标第二光信号模式为至少两种第二光信号模式中的一种。
2.根据权利要求1所述的光纤滤波器，其特征在于，所述目标第一光信号模式与所述目标第二光信号模式耦合，满足如下公式：
Figure FDA0002367103640000011
其中，所述
Figure FDA0002367103640000012
为所述目标第一光信号模式所包括的一路第一光信号的有效折射率；所述
Figure FDA0002367103640000013
为所述目标第二光信号模式所包括的一路第二光信号的有效折射率；所述λ为所述第一光信号和所述第二光信号所具有的波长，所述Λ为所述光纤光栅的光栅周期。
3.根据权利要求1所述的光纤滤波器，其特征在于，所述目标第一光信号模式与所述目标第二光信号模式耦合，满足如下公式：
Figure FDA0002367103640000014
其中，所述
Figure FDA0002367103640000015
为所述目标第一光信号模式所包括的一路第一光信号的有效折射率；所述
Figure FDA0002367103640000016
为所述目标第二光信号模式所包括的一路第二光信号的有效折射率；所述λ为所述第一光信号和所述第二光信号所具有的波长，所述Λ为所述光纤光栅的光栅周期。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光纤滤波器，其特征在于，所述纤芯被刻蚀出多个光纤光栅，所述光纤光栅的光栅周期彼此不同。
5.根据权利要求1至4任一项所述的光纤滤波器，其特征在于，所述至少两种第一光信号模式中的每一种均对应不同的一种第二光信号模式。
6.根据权利要求1至4任一项所述的光纤滤波器，其特征在于，所述至少两种第一光信号模式中的每一种均对应一种第二光信号模式。
7.根据权利要求5或6所述的光纤滤波器，其特征在于，在所述至少两种第一光信号模式中，除对应的光功率最低的那种第一光信号模式，其余每一种均对应一种所述第二光信号模式。
8.根据权利要求1至7任一项所述的光纤滤波器，其特征在于，所述光纤光栅沿所述纤芯的轴向方向的长度与耦合至所述目标第二光信号模式中的光功率大小之间呈正相关关系。
9.根据权利要求1至8任一项所述的光纤滤波器，其特征在于，所述目标第一光信号模式已耦合至所述外包层的光功率小于所述目标第一光信号模式已耦合至所述目标第二光信号模式的光功率。
10.根据权利要求1至9任一项所述的光纤滤波器，其特征在于，所述内包层的折射率和所述外包层的折射率之间的差值与所述第二光信号模式的种类数呈正相关关系。
11.根据权利要求1至10任一项所述的光纤滤波器，其特征在于，所述内包层的半径大小与所述第二光信号模式的种类数之间呈正相关关系。
12.一种光纤放大器，其特征在于，所述光纤放大器包括泵浦激光器、波分复用器、增益光纤以及光纤滤波器，所述波分复用器分别与所述泵浦激光器以及所述增益光纤耦接，所述增益光纤与所述光纤滤波器耦接；
所述波分复用器用于对来自所述泵浦激光器的泵浦光和光信号进行复用；所述增益光纤用于对来自所述波分复用器的所述光信号进行增益放大以输出至少两种第一光信号模式，所述光纤滤波器如权利要求1至11任一项所示。
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