CN113608295A - 一种纤维集成的可调光梳状滤波器、方法和光系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维集成的可调光梳状滤波器、方法和光系统，滤波器包括具有锥形耦合器的双芯光纤，所述双芯光纤包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯和第二纤芯；在第一纤芯和第二纤芯上相对于锥形耦合器的同一侧，分别刻写有两个参数一致的非倾斜的光纤光栅，两个光纤光栅沿光纤长度方向上的不同位置处；所述锥形耦合器为3dB耦合器。本发明将传统方案中所需分立器件均在一段双芯光纤集成实现，锥形耦合器通过对双芯光纤熔融拉锥实现，而Michelson干涉仪的两臂结构通过在两个纤芯中分别写入的光纤光栅实现，集成度高、稳定性好并且实现了器件的小型化。

Description

一种纤维集成的可调光梳状滤波器、方法和光系统

技术领域

本发明涉及光纤领域，尤其涉及一种纤维集成的可调光梳状滤波器、方法和光系统。

背景技术

当前，单芯光纤的传输容量已经接近其物理极限，为满足未来通信系统容量的需求，多芯光纤引起了人们的广泛关注。另一方面，多芯光纤技术的发展和进步也为集成光学和纤维光学的融合注入了新的活力。借助于不同光纤内的多波导结构，通过单根光纤内的多路分光与合光，实现了将各种光路与光器件微缩集成在一根光纤汇总，如在单个光纤内集成Mach-Zehnder干涉仪、多模干涉仪和光调制器等纤维集成光器件等。

2006年，哈尔滨工程大学的研究人员提出了基于对称双芯光纤的Michelson干涉仪曲率传感器(Yuan L B,Yang J,Liu Z H,et al.In-fiber integrated Michelsoninterferometer[J].Optics Letters,2006,31(18):2692-2694)。该传感器是在单模光纤和双芯光纤熔接点处拉锥并在双芯光纤尾端度反射膜，从而产生远场干涉图。通过分析远场干涉图的相移量实现曲率解调。2016年，华中科技大学的研究人员提出了基于异质七芯光纤的Michelson干涉仪温度传感器(Duan L,Zhang P.Tang M,et al.Heterogeneousall-solid multicore fiber based multipath Michelson interferometer for hightemperature sensing[J].Optics Express,2016,24(8):20210-20218)。该传感器通过在单模光纤与七芯光纤熔接点处拉锥，并在七芯光纤的另一端面电弧放电形成球面反射结构实现多径干涉的Michelson干涉仪结构。

现有基于多芯光纤的Michelson干涉仪器件均用于传感领域，通过分析干涉谱的变化来实现对待测参量的解调。现有多芯光纤Michelson干涉仪器件的干涉谱在整个频谱范围内均为周期型，且自由光谱范围通常为几十纳米，无法在某一特定通带内实现梳状光谱，因此难以用于通信领域。

双芯光纤天生就具有“实现功能器件的纤维集成化，体积小，便于与其他功能器件集成，稳定性高”的特性，但是双芯光纤并没有用于实现整个一种纤维集成的可调光梳状滤波器的先例。

因此在现有技术中，以双芯光纤的结构制作出来的一种纤维集成的可调光梳状滤波器、方法和光系统，属于本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纤维集成的可调光梳状滤波器、方法和光系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的第一方面，提供一种纤维集成的可调光梳状滤波器，包括具有锥形耦合器的双芯光纤，所述双芯光纤包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯和第二纤芯；在第一纤芯和第二纤芯上相对于锥形耦合器的同一侧，分别刻写有两个参数一致的非倾斜的光纤光栅，两个光纤光栅沿光纤长度方向上的不同位置处；所述锥形耦合器为3dB耦合器。

进一步地，所述光纤光栅为均匀Bragg光纤光栅或线性啁啾光纤光栅。

进一步地，当双芯光纤未弯曲时，两个光纤光栅在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

进一步地，所述纤芯的非锥形耦合器部分均相互平行，且光栅平面与第一纤芯和第二纤芯所组成的平面一致。

本发明的第二方面，提供所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的使用方法，包括以下步骤：

从第一纤芯输入的光信号，经过锥形耦合器后分别从A1端口和A2端口输出两路信号，所述A1端口为锥形耦合器靠近光纤光栅侧的一端，所述A2端口为锥形耦合器靠近光纤光栅侧的另一端，所述A1端口位于第一纤芯上，所述A2端口位于第二纤芯上；

两路光信号分别经过第一光纤光栅和第二光纤光栅时，光信号会被反射回去，经过原路返回后在锥形耦合器处产生干涉；

从第一纤芯输出。

本发明的第三方面，提供一种光系统，包括：

所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器；

单模光纤，设置于锥形耦合器远离光纤光栅的一侧，与第一纤芯连接；

光环形器，反射端口与单模光纤连接。

本发明的第四方面，提供一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备方法，包括以下步骤：

采用熔融拉锥的形式在双芯光纤上构造一个锥形耦合器，所述双芯光纤包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯和第二纤芯，所述锥形耦合器为3dB耦合器；

在第一纤芯和第二纤芯上相对于锥形耦合器的同一侧，分别刻写参数一致的非倾斜的光纤光栅，两个光纤光栅沿光纤长度方向上的不同位置处。

进一步地，所述光纤光栅为均匀Bragg光纤光栅或线性啁啾光纤光栅。

进一步地，当双芯光纤未弯曲时，两个光纤光栅在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

进一步地，所述纤芯的非锥形耦合器部分均相互平行，且光栅平面与第一纤芯和第二纤芯所组成的平面一致。

本发明的第五方面，提供一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备装置，具有与所述制备方法具有相同的发明构思，包括：

熔接器，用于采用熔融拉锥的形式在双芯光纤上构造一个锥形耦合器，所述双芯光纤包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯和第二纤芯，所述锥形耦合器为3dB耦合器；

刻写装置，用于在第一纤芯和第二纤芯上相对于锥形耦合器的同一侧，分别刻写参数一致的非倾斜的光纤光栅，两个光纤光栅沿光纤长度方向上的不同位置处。

进一步地，所述光纤光栅为均匀Bragg光纤光栅或线性啁啾光纤光栅。

进一步地，当双芯光纤未弯曲时，两个光纤光栅在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

进一步地，所述纤芯的非锥形耦合器部分均相互平行，且光栅平面与第一纤芯和第二纤芯所组成的平面一致。

本发明的有益效果是：

在本发明的一示例性实施例中，将传统方案中所需分立器件(如3dB耦合器，构造Michelson干涉仪两臂的SMF)均在一段双芯光纤集成实现，集成性高、稳定性好并且实现了器件的小型化。也就是说，只需要单根双芯光纤即可实现一种纤维集成的可调光梳状滤波器的方案：锥形耦合器通过对双芯光纤拉锥实现；而Michelson干涉仪的两反射信号通道结构通过在两个纤芯中分别写入非倾斜的光纤光栅实现。

另外，由于两个光纤光栅沿光纤长度方向上的不同位置处，两个参数一致的均匀光纤Bragg光栅或线性啁啾光纤光栅的反射谱决定了所提一种纤维集成的可调光梳状滤波器的梳状谱通带波长位置和梳状谱包络带宽。当双芯光纤未弯曲时，两个光纤光栅在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔。而当沿两个纤芯所在平面方向弯曲时，由于两个纤芯位于光纤中性轴的两侧，因而一个纤芯是拉应变，另一个纤芯是压应变。弯曲导致两个纤芯的长度和折射率不再相同，因而两个纤芯反射信号的相移量也不再相同，这时输出梳状谱各通道的中心波长可实现调谐。

对应的使用方法、光系统、制备方法和制备设备也具有相同的优点。

附图说明

图1为现有技术中的Michelson干涉仪的结构示意图；

图2为本发明一示例性实施例中的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的结构示意图；

图3为本发明又一示例性实施例中的光系统结构示意图；

图4为本发明一示例性实施例中的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备方法流程图；

图中，1-双芯光纤，2-锥形耦合器，3-纤芯，301-第一纤芯，302-第二纤芯，4-光纤光栅，401-第一光纤光栅，402-第二光纤光栅，5-单模光纤，6-光环形器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将不同类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

Michelson干涉仪是光学干涉仪中最常见的一种，其原理是一束入射光经过分光镜分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，因为这两束光频率相同、振动方向相同且相位差恒定(即满足干涉条件)，所以能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样，即梳妆滤波器。

双芯光纤是一种具有特殊折射率分布的特种光纤，它突破了常规光纤的折射率分布结构，在单根光纤中排布了两根相互平行的纤芯，既可以作为光传输介质，又可构造新的光器件。双芯光纤与单模光纤相比，天生就具有“实现功能器件的纤维集成化，体积小，便于与其他功能器件集成，稳定性高”的特性，但是双芯光纤并没有用于实现Michelson全反镜的先例。

因此在下述示例性实施例中，解决了本领域亟待解决的问题，提供了以双芯光纤的结构制作出来的一种纤维集成的可调光梳状滤波器、方法和光系统。

参见图2，图2示出了本发明一示例性实施例提供的一种纤维集成的可调光梳状滤波器，包括具有锥形耦合器2的双芯光纤1，所述双芯光纤1包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯301和第二纤芯302；在第一纤芯301和第二纤芯302上相对于锥形耦合器2的同一侧，刻写有参数一致的非倾斜的光纤光栅4，两个光纤光栅4沿光纤长度方向上的不同位置处；所述锥形耦合器2为3dB耦合器。

需要说明的是，双芯光纤1在包层中存在两个纤芯3，属于特种光纤；从光波导的物理结构出发，双芯光纤1主要分为同轴双芯光纤和非同轴双芯光纤。其中，同轴双芯光纤，也称作双包层光纤或双环芯光纤，即包层中的两个纤芯3在以包层圆心为轴线的相同轴线上，表现为内外两个纤芯3的结构。而本示例性实施例采用的是非同轴式的双芯光纤1，非同轴双芯光纤1为在一个在包层中存在两个独立纤芯3的光纤。

另外，非同轴双芯光纤可分为轴对称(相对于光纤包层的圆心)的非同轴双芯光纤和轴偏移的非同轴双芯光纤。轴偏移的非同轴双芯光纤的两个纤芯3仍是平行芯，但是两个纤芯3的对称轴向光纤一侧偏移。典型的例如可以使其中一个纤芯3正好位于整个双芯光纤1的中轴上。而在本示例性实施例中和附图中采用的是轴对称的非同轴对称双芯光纤，即两个纤芯3对称于光纤中性轴。

具体地，当采用本示例性实施例中的一种纤维集成的可调光梳状滤波器时，从第一纤芯301输入的光信号，经过锥形耦合器2后分别从A1端口和A2端口输出两路信号(当采用3dB耦合器作为锥形耦合器时，通过3dB耦合器后光信号均匀分配到两个纤芯3中)，所述A1端口为锥形耦合器301靠近光纤光栅4侧的一端，所述A2端口为锥形耦合器2靠近光纤光栅4侧的另一端，所述A1端口位于第一纤芯301上，所述A2端口位于第二纤芯302上；

两路光信号分别经过第一光纤光栅401和第二光纤光栅402时，由于两个纤芯3中存在相同的光纤光栅4，光信号会被反射回去，经过原路返回后在锥形耦合器2处产生干涉；

此时干涉信号将从第一纤芯301输出。

因此，当采用本示例性实施例的采用双芯光纤1构造的一种纤维集成的可调光梳状滤波器，将传统方案中所需分立器件(如3dB耦合器，构造Michelson干涉仪两臂的SMF)均在一段双芯光纤1集成实现，集成性高、稳定性好并且实现了器件的小型化。也就是说，只需要单根双芯光纤1即可实现一种纤维集成的可调光梳状滤波器的方案：锥形耦合器2通过对双芯光纤1拉锥实现；而Michelson干涉仪型结构通过3dB耦合器以及在两个纤芯3中分别写入非倾斜的光纤光栅4实现。

需要说明的是，在一优选示例性实施例中，另外，由于两个光纤光栅4沿光纤长度方向上的不同位置处，当双芯光纤1未弯曲时，两个光纤光栅4在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯3所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

具体地，当双芯光纤1未弯曲时，两路反射信号的相移量只由光纤光栅401和光纤光栅402之间的相对距离决定，其反射谱(第一纤芯301的输出)为固定的梳状谱并且其通带波长位置和梳状谱包络带宽由光纤光栅401和光纤光栅402相对位置决定。当沿两个纤芯3所在平面方向弯曲时，由于两个纤芯3位于光纤中性轴的两侧，因而一个纤芯3是拉应变，另一个纤芯3是压应变。应变的定义是指被拉伸或者挤压得长度与原始长度的比值。因此一个纤芯3的长度会被拉长而另一个纤芯3的长度被挤压而变小。此时两个纤芯的长度会发生相对变化从而引起两路光信号的光程差，同时弯曲还会导致折射率的变化，因而两个纤芯3中反射信号的相移量也会随之变化导致相移量发生变化，这时Michelson干涉仪型的透射谱为梳状滤波响应。梳状谱的信号间隔(或者称为自由光谱范围FSR)与光纤3的弯曲程度成正比，通过改变光纤3的弯曲程度，可实现不同信号间隔的梳状滤波器。

更优地，在一示例性实施例中，所述光纤光栅4为均匀Bragg光纤光栅或线性啁啾光纤光栅。

其中，均匀光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)是指光纤的纤芯折射率变化幅度或折射率变化周期沿光纤轴向保持不变的一种光纤光栅。均匀光纤Bragg光栅折射率变化的周期一般为0.1um量级，反射带宽较窄，通常小于1nm，且反射谱的形状为高斯型。线性啁啾光纤光栅(Linearly Chirped Fiber Grating，LCFG)是指光纤的纤芯折射率变化幅度或折射率变化周期沿光纤轴向线性逐渐变大(小)形成的一种光纤光栅。因为在线性啁啾光纤光栅的轴向不同位置可反射不同波长的入射光，所以线性啁啾光纤光栅的反射谱较宽。线性啁啾光纤光栅的反射谱带宽通常可达10nm，且通带内响应平坦。

更优地，在一示例性实施例中，所述锥形耦合器4为3dB耦合器(通常为50：50分光比)。

更优地，在一示例性实施例中，所述纤芯3的非锥形耦合器2部分均相互平行，且光栅平面4与第一纤芯301和第二纤芯302所组成的平面一致。

由于具有相同的发明构思，基于上述任一一种纤维集成的可调光梳状滤波器的示例性实施例，本发明的又一示例性实施例中提供一种所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的使用方法，包括以下步骤：

从第一纤芯301输入的光信号，经过锥形耦合器2后分别从A1端口和A2端口输出两路信号，所述A1端口为锥形耦合器301靠近光纤光栅4侧的一端，所述A2端口为锥形耦合器2靠近光纤光栅4侧的另一端，所述A1端口位于第一纤芯301上，所述A2端口位于第二纤芯302上；

两路光信号分别经过第一光纤光栅401和第二光纤光栅402时，光信号会被反射回去，经过原路返回后在锥形耦合器2处产生干涉；

此时干涉信号将从第一纤芯301输出。

由于该内容在对一种纤维集成的可调光梳状滤波器的一示例性实施例的阐述过程中已经进行了说明，因此在此不进行赘述。

由于具有相同的发明构思，基于上述任一一种纤维集成的可调光梳状滤波器的示例性实施例，本发明的又一示例性实施例中提供一种光系统，如图3所示，包括：

所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器；

单模光纤5，设置于锥形耦合器2远离光纤光栅4的一侧，与第一纤芯301连接；

光环形器6，入射端口与单模光纤5连接。

具体地，如图3所示，从光环形器6的1号端口输入的光信号，从光环形器7的2号端口输出，然后通过单模光纤5沿光纤正方向从第一纤芯301进入基于双芯光纤1的一种纤维集成的可调光梳状滤波器中，光信号经过一种纤维集成的可调光梳状滤波器的反射后，沿着光纤反方向从第一纤芯301反射回来。接着，从第一纤芯301反射回来的光信号经过单模光纤5后从光环形器6的2号端口输入，经过光环形器6后，从光环形器6的3号端口输出。

具体的，在本示例性实施例中，第一纤芯301和第二纤芯302都可作为输入及反射端口，当单模光纤5与双芯光纤1的第一纤芯301熔接，第一纤芯301作为输入端口的同时作为反射端口，反射信号从第一纤芯301提取；相应地，当单模光纤5与双芯光纤1的第二纤芯302熔接时，第二纤芯302作为反射端口的同时作为输入端口，反射信号从第一纤芯302提取。

另外，单模光纤5与双芯光纤1的熔接利用熔接器制备，利用熔接器的手动模式将单模光纤与双芯光纤1的其中一个纤芯3进行对芯熔接。

由于前述示例性实施例的一种纤维集成的可调光梳状滤波器采用双芯光纤构造，因此使用一种纤维集成的可调光梳状滤波器的光系统，由于当采用本示例性实施例的采用双芯光纤1构造的一种纤维集成的可调光梳状滤波器，不仅具有一种纤维集成的可调光梳状滤波器的自身的特点，而且方便与其他功能器件集成、且稳定性高，达到减小光系统体积的目的，满足一定要求。

本发明的又一示例性实施例提供一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备方法，如图4所示，包括以下步骤：

采用熔融拉锥的形式在双芯光纤1上构造一个锥形耦合器2，所述双芯光纤1包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯301和第二纤芯302，所述锥形耦合器2为3dB耦合器；

在第一纤芯301和第二纤芯302上相对于锥形耦合器2的同一侧，分别刻写参数一致的非倾斜的光纤光栅4，两个光纤光栅4沿光纤长度方向上的不同位置处。

其中需要说明的是，熔接器为公知的光纤熔接技术，工作原理是利用高压电弧将两光纤断面熔化的同时用高精度运动机构平缓推进让两根光纤融合成一根，以实现光纤模场的耦合。在本示例性实施例中，所述锥形耦合器2(优选为3dB耦合器)通过熔融拉锥方式制备。在制备过程中，需将双芯光纤1靠近熔接点一定距离的位置剥离1cm左右的涂覆层，然后将裸纤部分对准火头位置在光纤拉锥机夹具上进行熔融拉锥，同时通过监测拉锥过程中直通端光功率变化来判断双芯光纤1两个纤芯3的耦合程度，当直通端光功率下降到接近初始值一半时停止拉锥。

另外，刻写步骤也为公知技术。具体地，在本示例性实施例中，沿光纤长度方向上的不同位置处，利用相位掩膜技术或飞秒激光直写技术在两个纤芯3中写入参数一致的均匀Bragg光纤光栅或线性啁啾光纤光栅。

具体地，当采用本示例性实施例中的一种纤维集成的可调光梳状滤波器时，从第一纤芯301输入的光信号，经过锥形耦合器2后分别从A1端口和A2端口输出两路信号(当采用3dB耦合器作为锥形耦合器时，通过3dB耦合器后光信号均匀分配到两个纤芯3中)，所述A1端口为锥形耦合器301靠近光纤光栅4侧的一端，所述A2端口为锥形耦合器2靠近光纤光栅4侧的另一端，所述A1端口位于第一纤芯301上，所述A2端口位于第二纤芯302上；

两路光信号分别经过第一光纤光栅401和第二光纤光栅402时，由于两个纤芯3中存在相同的光纤光栅4，光信号会被反射回去，经过原路返回后在锥形耦合器2处产生干涉；

此时干涉信号将从第一纤芯301输出。

同样的，当双芯光纤1未弯曲时，两路反射信号的相移量只由光纤光栅401和光纤光栅402之间的相对距离决定，其反射谱(第一纤芯301的输出)为固定的梳状谱并且其通带波长位置和梳状谱包络带宽由光纤光栅401和光纤光栅402相对位置决定。当沿两个纤芯3所在平面方向弯曲时，由于两个纤芯3位于光纤中性轴的两侧，因而一个纤芯3是拉应变，另一个纤芯3是压应变。应变的定义是指被拉伸或者挤压得长度与原始长度的比值。因此一个纤芯3的长度会被拉长而另一个纤芯3的长度被挤压而变小。此时两个纤芯的长度会发生相对变化从而引起两路光信号的光程差，同时弯曲还会导致折射率的变化，因而两个纤芯3中反射信号的相移量也会随之变化导致相移量发生变化，这时Michelson干涉仪型的透射谱为梳状滤波响应。梳状谱的信号间隔(或者称为自由光谱范围FSR)与光纤3的弯曲程度成正比，通过改变光纤3的弯曲程度，可实现不同信号间隔的梳状滤波器。

该示例性实施例中的作用与所述一种纤维集成的可调光梳状滤波器的示例性实施例的发明构思相同，因此不进行赘述。

更优地，在一示例性实施例中，所述光纤光栅4为均匀Bragg光纤光栅或线性啁啾光纤光栅。

更优地，在一示例性实施例中，当双芯光纤1未弯曲时，两个光纤光栅4在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯3所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

更优地，在一示例性实施例中，所述纤芯3的非锥形耦合器2部分均相互平行，且光栅平面4与第一纤芯301和第二纤芯302所组成的平面一致。

本发明的又一示例性实施例提供一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备装置，具有与所述制备方法具有相同的发明构思，包括：

熔接器，用于采用熔融拉锥的形式在双芯光纤1上构造一个锥形耦合器2，所述双芯光纤1包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯301和第二纤芯302，所述锥形耦合器2为3dB耦合器；

刻写装置，用于在第一纤芯301和第二纤芯302上相对于锥形耦合器2的同一侧，分别刻写参数一致的非倾斜的光纤光栅4，两个光纤光栅4沿光纤长度方向上的不同位置处。

具体地，当采用本示例性实施例中的一种纤维集成的可调光梳状滤波器时，从第一纤芯301输入的光信号，经过锥形耦合器2后分别从A1端口和A2端口输出两路信号(当采用3dB耦合器作为锥形耦合器时，通过3dB耦合器后光信号均匀分配到两个纤芯3中)，所述A1端口为锥形耦合器301靠近光纤光栅4侧的一端，所述A2端口为锥形耦合器2靠近光纤光栅4侧的另一端，所述A1端口位于第一纤芯301上，所述A2端口位于第二纤芯302上；

两路光信号分别经过第一光纤光栅401和第二光纤光栅402时，由于两个纤芯3中存在相同的光纤光栅4，光信号会被反射回去，经过原路返回后在锥形耦合器2处产生干涉；

此时干涉信号将从第一纤芯301输出。

同样的，当双芯光纤1未弯曲时，两路反射信号的相移量只由光纤光栅401和光纤光栅402之间的相对距离决定，其反射谱(第一纤芯301的输出)为固定的梳状谱并且其通带波长位置和梳状谱包络带宽由光纤光栅401和光纤光栅402相对位置决定。当沿两个纤芯3所在平面方向弯曲时，由于两个纤芯3位于光纤中性轴的两侧，因而一个纤芯3是拉应变，另一个纤芯3是压应变。应变的定义是指被拉伸或者挤压得长度与原始长度的比值。因此一个纤芯3的长度会被拉长而另一个纤芯3的长度被挤压而变小。此时两个纤芯的长度会发生相对变化从而引起两路光信号的光程差，同时弯曲还会导致折射率的变化，因而两个纤芯3中反射信号的相移量也会随之变化导致相移量发生变化，这时Michelson干涉仪型的透射谱为梳状滤波响应。梳状谱的信号间隔(或者称为自由光谱范围FSR)与光纤3的弯曲程度成正比，通过改变光纤3的弯曲程度，可实现不同信号间隔的梳状滤波器。

其中需要说明的是，该示例性实施例中的作用与所述一种纤维集成的可调光梳状滤波器的示例性实施例的发明构思相同，因此不进行赘述。

更优地，在一示例性实施例中，所述光纤光栅4为均匀Bragg光纤光栅或线性啁啾光纤光栅。

更优地，在一示例性实施例中，当双芯光纤1未弯曲时，两个光纤光栅4在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯3所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

更优地，在一示例性实施例中，所述纤芯3的非锥形耦合器2部分均相互平行，且光栅平面4与第一纤芯301和第二纤芯302所组成的平面一致。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种纤维集成的可调光梳状滤波器，其特征在于：包括具有锥形耦合器的双芯光纤，所述双芯光纤包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯和第二纤芯；在第一纤芯和第二纤芯上相对于锥形耦合器的同一侧，分别刻写有两个参数一致的非倾斜的光纤光栅，两个光纤光栅沿光纤长度方向上的不同位置处；所述锥形耦合器为3dB耦合器。

2.根据权利要求1所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器，其特征在于：所述光纤光栅为均匀光纤Bragg光栅或线性啁啾光纤光栅。

3.根据权利要求1所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器，其特征在于：当双芯光纤1未弯曲时，两个光纤光栅在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

4.根据权利要求1所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器，其特征在于：所述纤芯的非锥形耦合器部分均相互平行，且光栅平面与第一纤芯和第二纤芯所组成的平面一致。

5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

从第一纤芯输入的光信号，经过锥形耦合器后分别从A1端口和A2端口输出两路信号，所述A1端口为锥形耦合器靠近光纤光栅侧的一端，所述A2端口为锥形耦合器靠近光纤光栅侧的另一端，所述A1端口位于第一纤芯上，所述A2端口位于第二纤芯上；

两路光信号分别经过第一光纤光栅和第二光纤光栅时，光信号会被反射回去，经过原路返回后在锥形耦合器处产生干涉；

干涉信号从第一纤芯输出。

6.一种光系统，其特征在于：包括：

如权利要求1～4中任意一项所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器；

单模光纤，设置于锥形耦合器远离光纤光栅的一侧，与第一纤芯连接；

光环形器，反射端口与单模光纤连接。

7.一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

采用熔融拉锥的形式在双芯光纤上构造一个锥形耦合器，所述双芯光纤包括对称分布在光纤中性轴两侧的第一纤芯和第二纤芯，所述锥形耦合器为3dB耦合器；

在第一纤芯和第二纤芯上相对于锥形耦合器的同一侧，分别刻写参数一致的非倾斜的光纤光栅，两个光纤光栅沿光纤长度方向上的不同位置处。

8.根据权利要求7所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备方法，其特征在于：所述光纤光栅为均匀光纤Bragg光栅或线性啁啾光纤光栅。

9.根据权利要求7所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备方法，其特征在于：当双芯光纤未弯曲时，两个光纤光栅在沿光纤长度方向上位置间隔决定了梳状谱的通道数和通道间隔；当沿两个纤芯所在平面方向弯曲时，输出梳状谱的各通道的中心波长可实现调谐。

10.根据权利要求7所述的一种纤维集成的可调光梳状滤波器的制备方法，其特征在于：所述纤芯的非锥形耦合器部分均相互平行，且光栅平面与第一纤芯和第二纤芯所组成的平面一致。

Images