CN113238398B - 基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，包括超声发生装置和光纤，光纤上制备有沿光信号传输方向间隔设置的前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅，超声发生装置产生的声波以声纵波的形式在光纤中传输，声纵波对光纤进行超晶格调制，超晶格调制后的光纤在接收到光信号后，其反射光谱和透射光谱中均产生除单峰光谱外的两个边带，反射光谱和透射光谱中每个边带都对应有一个第一设定波长范围，第一设定波长范围包括对应边带的中心波长，反射光谱中第一设定波长范围内各个波长的反射光强减小；透射光谱中第一设定波长范围内各个波长的透射光强增大。通过改变超声发生装置驱动频率，可对超窄带滤波波长进行快速、大范围调谐。

Description

基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器

技术领域

本发明属于窄带滤波技术领域，具体涉及一种基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器。

背景技术

超窄带滤波器可以对光信号的光谱进行精密调控，在光通信和传感领域具有广泛的应用。然而，目前的超窄带滤波器的滤波带宽可调范围较小，且调控速度较慢。

发明内容

本发明提供一种基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，以解决目前超窄带滤波器的滤波带宽可调范围较小，且调控速度较慢的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，包括超声发生装置和光纤，所述光纤上制备有沿光信号传输方向间隔设置的前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅，所述超声发生装置产生的超声以声纵波的形式在所述光纤中传输，所述声纵波对所述光纤进行超晶格调制，超晶格调制后的所述光纤在接收到光信号后，其反射光谱和透射光谱中均产生除单峰光谱外的两个边带，在所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的协同作用下，所述反射光谱中每个边带都对应有一个第一设定波长范围，该第一设定波长范围包括对应边带的中心波长且该第一设定波长范围内各个波长的反射光强减小，从而在反射侧实现超窄带阻滤波；所述透射光谱中每个边带都对应有一个该第一设定波长范围，该第一设定波长范围包括对应边带的中心波长且该第一设定波长范围内各个波长的透射光强增大，从而在透射侧实现超窄带通滤波。

在一种可选的实现方式中，在所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的协同作用下，所述前光纤布拉格光栅接收到所述光信号后反射回一部分光信号，所述后光纤布拉格光栅接收到所述前光纤布拉格光栅的透射光后再反射回一部分光信号，所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的反射光谱相同，且两者之间的光传播存在整数倍相位差，因而所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅反射回的光信号发生干涉，部分相消，从而使所述反射光谱中每个边带对应第一设定波长范围内的各个波长的反射光强减小，且所述透射光谱中每个边带对应第一设定波长范围内的各个波长的透射光强增大。

在另一种可选的实现方式中，所述第一设定波长范围的波长上限值和下限值与对应边带的中心波长的距离相等，在所述反射光谱中，对于所述第一设定波长范围内小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐减小，对于所述第一设定波长范围内大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐增大；在所述透射光谱中，对于所述第一设定波长范围内小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐增大，对于所述第一设定波长范围内大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐减小。

在另一种可选的实现方式中，所述反射光谱中其单峰光谱对应有一个第二设定波长范围，所述第二设定波长范围包括该单峰光谱的中心波长且该第二设定波长范围内各个波长的反射光强减小，从而在反射侧实现单峰光谱带阻滤波；所述透射光谱中其单峰光谱对应有一个第二设定波长范围，所述第二设定波长范围包括该单峰光谱的中心波长且该第二设定波长范围内各个波长的透射光强增大，从而在透射侧实现单峰光谱带通滤波。

在另一种可选的实现方式中，所述第二设定波长范围的波长上限值和下限值与对应单峰光谱中心波长的距离相等，在所述反射光谱中，对于所述第二设定波长范围内小于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐减小，对于所述第二设定波长范围内大于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐增大；在所述透射光谱中，对于所述第二设定波长范围内小于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐增大，对于所述第二设定波长范围内大于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐减小。

在另一种可选的实现方式中，通过改变所述超声发生装置产生的超声的频率，来对所述两个边带的中心波长大小进行调节，其中所述超声的频率越大，两个边带的中心波长与所述单峰光谱的中心波长的距离越大。

在另一种可选的实现方式中，通过对所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度进行调节，来对所述带阻滤波和带通滤波的带宽宽度进行调节，其中所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度越长，所述带阻滤波和带通滤波的带宽越窄。

在另一种可选的实现方式中，所述超声发生装置包括射频发生器和超声换能器，所述射频发生器用于产生电压信号并作用于所述超声换能器，所述超声换能器将所述电压信号转换为所述超声信号，并将所述超声信号加载在所述光纤上，使超声以声纵波的形式在所述光纤上传输；

所述超声换能器为锥形超声换能器，所述光纤穿过所述锥形超声换能器的锥顶，所述光纤的中心轴与所述锥形超声换能器的中心轴重叠，在所述锥形超声换能器的锥顶处，所述光纤与所述锥形超声换能器连接。

在另一种可选的实现方式中，所述光纤中前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的包层均被去除，以保证所述超声发生装置将超声加载到所述光纤上，所述超声以声纵波的形式在所述光纤中传输。

在另一种可选的实现方式中，所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅均位于所述超声发生装置的同一侧，且两者结构相同。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置超声发生器，将超声发生器产生的超声以声纵波的形式在光纤中传输，对光纤进行超晶格调制，使超晶格调制后的光纤的反射光谱和透射光谱均发生变化，在反射光谱和透射光谱中单峰光谱的两侧分别产生一个比单峰光谱带宽更窄的边带，在光纤上前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的协同作用下，在反射侧反射光谱中两个边带对应的第一设定波长范围内的各个波长的反射光强减小，在透射侧透射光谱中两个边带对应的第一设定波长范围内的各个波长的透射光强增大，由此可以实现反射侧超窄带阻滤波，在透射侧实现超窄带通滤波；此外，本发明通过利用声纵波对光纤进行超晶格调制，通过改变超声的频率，可以对超窄带滤波的带宽位置进行进行整体平移，从而可以对超窄带滤波的滤波范围进行快速动态调节，超窄带滤波的滤波可调范围更广；

2、本发明通过对所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度进行调节，可以对所述带阻滤波和带通滤波的带宽宽度进行调节；

3、本发明通过使超声换能器为锥形，光纤穿过锥形超声换能器的锥顶，光纤的中心轴与锥形超声换能器的中心轴重叠，可以将超声换能器转换形成的聚集的超声信号加载到光纤上，保证超声信号以声纵波的形式在光纤中传播；此外，本发明通过在锥形超声换能器的锥顶处，将光纤与锥形超声换能器连接，可以使超声换能器转换形成的超声信号更好地耦合到光纤中；

4、本发明通过将光纤中前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的包层去除，可以将超声发生装置产生的超声信号更好地耦合到光纤的光纤布拉格光栅中，使得超声以声纵波的形式在光纤中传输。

附图说明

图1是本发明基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器的一个实施例结构示意图；

图2是反射光谱示意图；

图3是透射光谱示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器的一个实施例结构示意图。该系统可以包括超声发生装置1和光纤2，所述光纤2上制备有沿光信号传输方向间隔设置的前光纤布拉格光栅21和后光纤布拉格光栅22，所述超声发生装置1产生的超声以声纵波的形式在所述光纤2中传输，所述声纵波对所述光纤2进行超晶格调制，超晶格调制后的所述光纤2在接收到光信号后，其反射光谱和透射光谱中均产生除单峰光谱外的两个边带且两个边带的带宽小于所述单峰光谱的带宽，在所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的协同作用下，所述反射光谱中每个边带都对应有一个第一设定波长范围，该第一设定波长范围包括对应边带的中心波长且该第一设定波长范围内各个波长的反射光强减小，从而在反射侧实现超窄带阻滤波；所述透射光谱中每个边带都对应有一个该第一设定波长范围，该第一设定波长范围包括对应边带的中心波长且该第一设定波长范围内各个波长的透射光强增大，从而在透射侧实现超窄带通滤波。

本实施例中，所述超声发生装置1可以包括射频发生器11和超声换能器12，所述射频发生器11用于产生电压信号并作用于所述超声换能器12，所述超声换能器12将所述电压信号转换为所述超声信号，并将所述超声信号加载在所述光纤2上，使超声以声纵波的形式在所述光纤2上传输。其中所述超声换能器12可以为锥形超声换能器(圆锥或多边正棱锥)，所述光纤2穿过所述锥形超声换能器12的锥顶，所述光纤2的中心轴与所述锥形超声换能器12的中心轴重叠，在所述锥形超声换能器12的锥顶处，所述光纤2与所述锥形超声换能器12连接(例如在锥形超声换能器的锥顶处，利用紫外胶滴在锥顶位置处，使光纤与锥形超声换能器的锥顶紧密接触连接)。本发明通过使超声换能器为锥形，光纤穿过锥形超声换能器的锥顶，光纤的中心轴与锥形超声换能器的中心轴重叠，可以将超声换能器转换形成的聚集的超声信号加载到光纤上，保证超声信号以声纵波的形式在光纤中传播；此外，本发明通过在锥形超声换能器的锥顶处，将光纤与锥形超声换能器连接，可以使超声换能器转换形成的超声信号更好地耦合到光纤中。优选地，该锥形超声换能器可以为圆锥形，此时可以更加高效地将超声换能器转换形成的超声信号加载到光纤中。此外，所述光纤2中前光纤布拉格光栅21和后光纤布拉格光栅22的包层均被去除(例如利用氢氟酸将两个光纤布拉格光栅的包层腐蚀掉)，以保证所述超声发生装置1将超声加载到所述光纤2上，所述超声以声纵波的形式在所述光纤2中传输。本发明通过将光纤中前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的包层去除，可以将超声发生装置产生的超声信号更好地耦合到光纤的光纤布拉格光栅中，使得超声以声纵波的形式在光纤中传输。

结合图2和图3所示，在所述前光纤布拉格光栅21和后光纤布拉格光栅22的协同作用下，所述前光纤布拉格光栅21接收到所述光信号后反射回一部分光信号，所述后光纤布拉格光栅22接收到所述前光纤布拉格光栅21的透射光后再反射回一部分光信号，所述前光纤布拉格光栅21和后光纤布拉格光栅22的反射光谱相同，且两者之间的光传播存在整数倍相位差(例如可以为一个相位差)，因而所述前光纤布拉格光栅21和后光纤布拉格光栅22反射回的光信号发生干涉，部分相消，从而使所述反射光谱中每个边带对应第一设定波长范围内的各个波长的反射光强减小，且所述透射光谱中每个边带对应第一设定波长范围内的各个波长的透射光强增大。其中为了使前光纤布拉格光栅21和后光纤布拉格光栅22的反射光谱相同，所述前光纤布拉格光栅21和后光纤布拉格光栅22可以均位于所述超声发生装置1的同一侧，且两者结构相同。

从图2和图3中可以看出，所述第一设定波长范围的波长上限值和下限值与对应边带的中心波长的距离相等，在所述反射光谱中，对于所述第一设定波长范围内小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐减小，对于所述第一设定波长范围内大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐增大；在所述透射光谱中，对于所述第一设定波长范围内小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐增大，对于所述第一设定波长范围内大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐减小。具体地，图2中左右两条虚线曲线分别用于表示反射光谱中的两个原始边带，左右两条实线曲线分别用于表示反射光谱中的两个实际边带，从图2中可以看出，实际边带对应波长范围内呈现出两个滤波峰，对于实际边带中小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率呈逐渐增大趋势，且与原始边带反射率重合，当到达一设定波长后，随着波长的增大，实际边带的反射率仍呈逐渐增大趋势，但其反射率相比于原始边带的反射率较小，当到达第一设定峰值波长后，随着波长的增大，实际边带的反射率呈逐渐减小趋势。对于实际边带中大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，呈逐渐增大趋势，且其反射率相比于原始边带的反射率较小，当到达第二设定峰值波长后，随着波长的增大，实际边带的反射率呈逐渐减小趋势，但其反射率相比于原始边带的反射率仍较小，当到达另一设定波长后，随着波长的增大，实际边带的反射率仍呈逐渐减小趋势，且其反射率与原始边带反射率重合。反射光谱中边带对应的第一设定波长范围是指该边带所围住的两个滤波峰值之间的波长，即第一设定峰值波长与第二设定峰值波长之间的范围。从图2中可以看出，在两个实际边带对应的第一设定波长范围内，相比于原始边带，实际边带的反射率均小于原始边带的反射率，即反射光谱中实际边带对应第一设定波长范围内各个波长的反射光强均减小。

另外，图3中左右两条虚线曲线分别用于表示透射光谱中的两个原始边带，左右两条实线曲线分别用于表示透射光谱中的两个实际边带，从图3中可以看出，实际边带对应波长范围内呈现出两个滤波峰，对于实际边带中小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率呈逐渐减小趋势，且与原始边带透射率重合，当到达一设定波长后，随着波长的增大，实际边带的透射率仍呈逐渐减小趋势，但其透射率相比于原始边带的透射率较大，当到达第一设定峰值波长后，随着波长的增大，实际边带的透射率呈逐渐增大趋势。对于实际边带中大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，呈逐渐减小趋势，且其透射率相比于原始边带的透射率较大，当到达第二设定峰值波长后，随着波长的增大，实际边带的透射率呈逐渐增大趋势，但其透射率相比于原始边带的透射率仍较大，当到达另一设定波长后，随着波长的增大，实际边带的透射率仍呈逐渐增大趋势，且其透射率与原始边带透射率重合。透射光谱中边带对应的第一设定波长范围是指该边带所围住的两个滤波峰值之间的波长，即第一设定峰值波长与第二设定峰值波长之间的范围。从图3中可以看出，在两个实际边带对应的第一设定波长范围内，相比于原始边带，实际边带的透射率均大于原始边带的透射率，即透射光谱中实际边带对应第一设定波长范围内各个波长的透射光强均增大。

同样地，结合图2和图3所示，所述反射光谱中其单峰光谱对应有一个第二设定波长范围，所述第二设定波长范围包括该单峰光谱的中心波长且该第二设定波长范围内各个波长的反射光强减小，从而在反射侧实现单峰光谱带阻滤波；所述透射光谱中其单峰光谱对应有一个第二设定波长范围，所述第二设定波长范围包括该单峰光谱的中心波长且该第二设定波长范围内各个波长的透射光强增大，从而在透射侧实现单峰光谱带通滤波。其中，所述第二设定波长范围的波长上限值和下限值与对应单峰光谱中心波长的距离相等，在所述反射光谱中，对于所述第二设定波长范围内小于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐减小，对于所述第二设定波长范围内大于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐增大；在所述透射光谱中，对于所述第二设定波长范围内小于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐增大，对于所述第二设定波长范围内大于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐减小。

具体地，图2中的中间虚线曲线用于表示反射光谱中的原始单峰光谱，中间实线曲线用于表示反射光谱中的实际单峰光谱，从图2中可以看出，实际单峰光谱对应波长范围内呈现出两个滤波峰，对于实际单峰光谱中小于其中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率呈逐渐增大趋势，且与原始单峰光谱反射率重合，当到达一设定波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的反射率仍呈逐渐增大趋势，但其反射率相比于原始单峰光谱的反射率较小，当到达第三设定峰值波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的反射率呈逐渐减小趋势。对于实际单峰光谱中大于其中心波长的波长段，随着波长的增大，呈逐渐增大趋势，且其反射率相比于原始单峰光谱的反射率较小，当到达第四设定峰值波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的反射率呈逐渐减小趋势，但其反射率相比于原始单峰光谱的反射率仍较小，当到达另一设定波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的反射率仍呈逐渐减小趋势，且其反射率与原始单峰光谱反射率重合。反射光谱中单峰光谱对应的第二设定波长范围是指该单峰光谱所围住的两个滤波峰值之间的波长，即第三设定峰值波长与第四设定峰值波长之间的范围。从图2中可以看出，在实际单峰光谱对应的第二设定波长范围内，相比于原始单峰光谱，实际单峰光谱的反射率均小于原始单峰光谱的反射率，即反射光谱中实际单峰光谱对应第二设定波长范围内各个波长的反射光强均减小。

另外，图3中的中间虚线曲线用于表示透射光谱中的单峰光谱，中间实线曲线用于表示透射光谱中的单峰光谱，从图3中可以看出，实际单峰光谱对应波长范围内呈现出两个滤波峰，对于实际单峰光谱中小于其中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率呈逐渐减小趋势，且与原始单峰光谱透射率重合，当到达一设定波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的透射率仍呈逐渐减小趋势，但其透射率相比于原始单峰光谱的透射率较大，当到达第三设定峰值波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的透射率呈逐渐增大趋势。对于实际单峰光谱中大于其中心波长的波长段，随着波长的增大，呈逐渐减小趋势，且其透射率相比于原始单峰光谱的透射率较大，当到达第四设定峰值波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的透射率呈逐渐增大趋势，但其透射率相比于原始单峰光谱的透射率仍较大，当到达另一设定波长后，随着波长的增大，实际单峰光谱的透射率仍呈逐渐增大趋势，且其透射率与原始单峰光谱透射率重合。透射光谱中单峰光谱对应的第二设定波长范围是指该单峰光谱所围住的两个滤波峰值之间的波长，即第三设定峰值波长与第四设定峰值波长之间的范围。从图3中可以看出，在单峰光谱对应的第二设定波长范围内，相比于原始单峰光谱，实际单峰光谱的透射率均大于原始单峰光谱的透射率，即透射光谱中实际单峰光谱对应第二设定波长范围内各个波长的透射光强均增大。

需要注意的是：无论是在反射光谱中，还是透射光谱中，两个边带的带宽相对于对应单峰光谱的带宽都小，且第一设定波长范围对应带宽又小于各个边带的带宽，因此利用反射光谱中反射光强在第一设定波长范围内减小的特性，可以实现反射侧超窄带阻滤波，利用透射光谱中透射光强在第一设定波长范围内增大的特性，可以实现透射侧超窄带通滤波。从图2和图3中可以看出，第一设定波长范围对应带宽小于第二设定波长范围。

另外，无论是反射光谱中，还是透射光谱中，两个边带分别位于对应单峰光谱的两侧且两个边带相对于单峰光谱中心波长对称，所述反射光谱中两个边带中心波长与对应单峰光谱中心波长的距离相等，且所述透射光谱中两个边带波长与对应单峰光谱中心波长的距离也相同。本发明在改变超窄带阻或带通滤波对应带宽宽度(即第一设定波长范围大小)时，可以通过对所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度进行调节，来对所述带阻滤波和带通滤波的带宽宽度进行调节，其中所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度越长，所述带阻滤波和带通滤波的带宽越窄。当光纤中前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度一定时，超窄带阻或带通滤波对应带宽宽度(即第一设定波长范围对应的带宽宽度)一定，此时若想改变超窄带阻或带通滤波对应带宽位置，可以通过改变所述超声发生装置产生的超声的频率，对所述两个边带的中心波长大小进行调节，由于第一设定波长范围对应的带宽宽度一定且上下限值到对应边带中心波长的距离相等，因此改变两个边带的中心波长可以对超窄带滤波对应的带宽位置进行整体平移，从而可以对超窄带滤波的滤波范围进行快速动态调节，超窄带滤波的滤波可调范围更广。其中所述超声的频率越大，两个边带的中心波长与所述单峰光谱的中心波长的距离越大。

由上述实施例可见，本发明通过设置超声发生器，将超声发生器产生的超声以声纵波的形式在光纤中传输，对光纤进行超晶格调制，使超晶格调制后的光纤的反射光谱和透射光谱均发生变化，在反射光谱和透射光谱中单峰光谱的两侧分别产生一个比单峰光谱带宽更窄的边带，在光纤上前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的协同作用下，在反射侧反射光谱中两个边带对应的第一设定波长范围内的各个波长的反射光强减小，在透射侧透射光谱中两个边带对应的第一设定波长范围内的各个波长的透射光强增大，由此可以实现反射侧超窄带阻滤波，在透射侧实现超窄带通滤波；此外，本发明通过利用声纵波对光纤进行超晶格调制，通过改变超声的频率，可以对超窄带滤波的带宽位置进行进行整体平移，从而可以对超窄带滤波的滤波范围进行快速动态调节，超窄带滤波的滤波可调范围更广。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。

Claims (7)

1.一种基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，其特征在于，包括超声发生装置和光纤，所述光纤上制备有沿光信号传输方向间隔设置的前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅，所述超声发生装置产生的超声以声纵波的形式在所述光纤中传输，所述声纵波对所述光纤布拉格光栅进行超晶格调制，超晶格调制后的所述光纤在接收到光信号后，其反射光谱和透射光谱中均产生除单峰光谱外的两个边带，在所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的协同作用下，所述反射光谱中每个边带都对应有一个第一设定波长范围，该第一设定波长范围包括对应边带的中心波长且该第一设定波长范围内各个波长的反射光强减小，从而在反射侧实现超窄带阻滤波；所述透射光谱中每个边带都对应有一个该第一设定波长范围，该第一设定波长范围包括对应边带的中心波长且该第一设定波长范围内各个波长的透射光强增大，从而在透射侧实现超窄带通滤波；

通过改变所述超声发生装置产生的超声的频率，来对所述两个边带的中心波长大小进行调节，其中所述超声的频率越大，两个边带的中心波长与所述单峰光谱的中心波长的距离越大；

在所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的协同作用下，所述前光纤布拉格光栅接收到所述光信号后反射回一部分光信号，所述后光纤布拉格光栅接收到所述前光纤布拉格光栅的透射光后再反射回一部分光信号，所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的反射光谱相同，且两者之间的光传播存在整数倍相位差，因而所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅反射回的光信号发生干涉，部分相消，从而使所述反射光谱中每个边带对应第一设定波长范围内的各个波长的反射光强减小，且所述透射光谱中每个边带对应第一设定波长范围内的各个波长的透射光强增大；

所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅均位于所述超声发生装置的同一侧，且两者结构相同。

2.根据权利要求1所述的基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，其特征在于，所述第一设定波长范围的波长上限值和下限值与对应边带的中心波长的距离相等，在所述反射光谱中，对于所述第一设定波长范围内小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐减小，对于所述第一设定波长范围内大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐增大；在所述透射光谱中，对于所述第一设定波长范围内小于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐增大，对于所述第一设定波长范围内大于对应边带中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，其特征在于，所述反射光谱中其单峰光谱对应有一个第二设定波长范围，所述第二设定波长范围包括该单峰光谱的中心波长且该第二设定波长范围内各个波长的反射光强减小，从而在反射侧实现单峰光谱带阻滤波；所述透射光谱中其单峰光谱对应有一个第二设定波长范围，所述第二设定波长范围包括该单峰光谱的中心波长且该第二设定波长范围内各个波长的透射光强增大，从而在透射侧实现单峰光谱带通滤波。

4.根据权利要求3所述的基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，其特征在于，所述第二设定波长范围的波长上限值和下限值与对应单峰光谱中心波长的距离相等，在所述反射光谱中，对于所述第二设定波长范围内小于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐减小，对于所述第二设定波长范围内大于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其反射率逐渐增大；在所述透射光谱中，对于所述第二设定波长范围内小于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐增大，对于所述第二设定波长范围内大于其单峰光谱中心波长的波长段，随着波长的增大，其透射率逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，其特征在于，通过对所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度进行调节，来对所述带阻滤波和带通滤波的带宽宽度进行调节，其中所述前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的长度越长，所述带阻滤波和带通滤波的带宽越窄。

6.根据权利要求1所述的基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，其特征在于，所述超声发生装置包括射频发生器和超声换能器，所述射频发生器用于产生电压信号并作用于所述超声换能器，所述超声换能器将所述电压信号转换为所述超声信号，并将所述超声信号加载在所述光纤上，使超声以声纵波的形式在所述光纤上传输；

所述超声换能器为锥形超声换能器，所述光纤穿过所述锥形超声换能器的锥顶，所述光纤的中心轴与所述锥形超声换能器的中心轴重叠，在所述锥形超声换能器的锥顶处，所述光纤与所述锥形超声换能器连接。

7.根据权利要求1所述的基于声光超晶格调制的可快速大范围调谐超窄带滤波器，其特征在于，所述光纤中前光纤布拉格光栅和后光纤布拉格光栅的包层均被去除，以保证所述超声发生装置将超声加载到所述光纤上，所述超声以声纵波的形式在所述光纤中传输。

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