CN204575889U - 长周期光纤光栅带通带阻滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种长周期光纤光栅带通带阻滤波器，包括输入光纤、输入LPFG、输出光纤和输出LPFG，所述输入LPFG位于所述输入光纤的纤芯内，所述输出LPFG位于所述输出光纤的纤芯内，所述带通带阻滤波器还包括空芯光纤和纤芯模式反射器，所述空芯光纤熔接在所述输入光纤和输出光纤之间，在输入光纤与空芯光纤熔接的一端设置所述纤芯模式反射器，所述空芯光纤中心孔的直径和输入光纤、输出光纤纤芯的直径相等，所述空芯光纤的外层直径和输入光纤、输出光纤包层的外径相等。本实用新型提供一种同时实现带通和带阻滤波、避免LPFG耦合器结构中通过倏逝波耦合时效率低问题的长周期光纤光栅带通带阻滤波器。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感领域与光通信无源器件领域，尤其涉及长周期光纤光栅(LPFG)带通带阻滤波器。
背景技术
光栅滤波器是用来进行波长选择的光器件，它可以从众多的波长中挑选出所需要的波长。随着光通信技术的发展，光栅滤波器作为波分复用(WDM)光纤网络中必不可少的关键器件，是波分复用光网络中的关键网元之一。自从1996年首次在单模光纤上写出周期为数百个微米的LPFG以来，LPFG由于其制作简单、易于连接、插入损耗低、无后向反射等优点，在光通信领域发挥着越来越重要的作用。此外，LPFG对环境参数(折射率、温度、湿度、应力、弯曲、扭曲等)的变化很敏感，因此，在传感测量方面也具有很大的竞争优势。
长周期光纤光栅作用于同向传输的纤芯导模和包层模之间，它将纤芯导模耦合到向前传输的包层模从而形成谐振波长的损耗峰，呈现出透射型带阻滤波特性。如果在长周期光栅中引入一个相移部分，或者在两个LPFG之间嵌入一个纤芯模式阻滞器，LPFG也可以作为透射型带通滤波器。但不论LPFG作为带通滤波器，还是带阻滤波器，都会浪费掉一部分带宽。为了充分利用波长资源，研究者又提出基于两个平行LPFG、利用两光纤包层间倏逝波耦合效应的LPFG耦合滤波方案，它可以同时实现谐振波长的带通滤波和其他波长的带阻滤波。但为了克服倏逝波耦合效率低的缺点，往往需要特殊制作的光纤或者两根光纤需要特殊的相对位置。
总之，目前的长周期光纤光栅滤波器存在着功能单一或结构复杂、制作困难等缺点。
发明内容
为了克服现有长周期光纤光栅滤波器存在的功能单一、结构复杂和制作困难的不足，本实用新型提供一种同时实现带通和带阻滤波、避免LPFG耦合器结构中通过倏逝波耦合时效率低问题的长周期光纤光栅带通带阻滤波器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种长周期光纤光栅带通带阻滤波器，包括输入光纤、输入LPFG、输出光纤和输出LPFG，所述输入LPFG位于所述输入光纤的纤芯内，所述输出LPFG位于所述输出光纤的纤芯内，所述带通带阻滤波器还包括空芯光纤和纤芯模式反射器，所述空芯光纤熔接在所述输入光纤和输出光纤之间，在输入光纤与空芯光纤熔接的一端设置所述纤芯模式反射器，所述空芯光纤中心孔的直径和输入光纤、输出光纤纤芯的直径相等，所述空芯光纤的外层直径和输入光纤、输出光纤包层的外径相等。
进一步，所述纤芯模式反射器，是通过在输入光纤与空芯光纤熔接一端的纤芯处镀膜，以形成反射端面进而制成的。
再进一步，所述镀膜为金属膜或介质膜。
本实用新型的技术构思为：通过在串联的两个LPFG之间熔接一段空芯光纤，并通过镀膜的方法制作出纤芯模式反射器，从而同时实现带通和带阻滤波。
本实用新型的有益效果主要表现在：1)目前长周期光纤光栅滤波器，要么是带阻型的，要么是带通型的，本实用新型长周期光纤光栅带通带阻滤波器可同时实现带通和带阻滤波；2)与能够同时实现带通和带阻功能的LPFG耦合器所采用的光栅并排结构不同，本实用新型中两个LPFG采用串联方式，不仅避免了并列的双光纤包层间倏逝波耦合效率低的问题，而且是一种完全的in-fiber的器件，便于与其他光纤器件直接连接。
附图说明
图1是长周期光纤光栅带通带阻滤波器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1，一种长周期光纤光栅带通带阻滤波器，包括输入光纤101及输入LPFG102、输出光纤105及输出LPFG106、空芯光纤104和纤芯模式反射器103，所述输入LPFG102位于所述输入光纤101的纤芯内，所述输出LPFG106位于所述输出光纤105的纤芯内，所述空芯光纤104熔接在所述输入光纤101和输出光纤105所在之间；在输入光纤与空芯光纤熔接的一端设置所述纤芯模式反射器103，所述空芯光纤中心孔的直径和输入光纤、输出光纤纤芯的直径相等，所述空芯光纤的外层直径和输入光纤、输出光纤包层的外径相等。
所述纤芯模式反射器103，是通过在输入光纤101与空芯光纤104熔接一端的纤芯处镀膜，以形成反射端面进而制成的。
进一步，所述用于纤芯模式反射器的镀膜，包括金属膜和介质膜。
再进一步，所述输入LPFG102和输出LPFG106的制作方法包括但不限于紫外光(UV)光写入、CO2脉冲激光写入、电弧写入、飞秒激光脉冲写入以及机械法等方法。
参照图1，整个器件的工作过程和原理如下：首先，通过输入光纤101中的输入LPFG 102将宽光谱或波分复用输入光109中的谐振波长(图1中点划线箭头所示)从纤芯模式耦合到包层模式LP1m中，谐振波长λm满足相位匹配条件其中Λ、nco和分别指光栅周期、纤芯的有效折射率和LP1m包层模的有效折射率。LP1m包层模式通过空芯光纤104的包层进入输出光纤105的包层中，然后通过输出LPFG 106从包层模式耦合回纤芯模式。这样透射光谱107在谐振波长处实现带通滤波特性。
同时，没有满足相位匹配条件的波长(图1中实线双向箭头所示)将留在输入光纤101的纤芯中。输入光纤101末端的纤芯模式反射器103将有效反射向前传输的、剩余的纤芯模式，并使其最终重新耦合回输入端，所以在反射光谱108中在谐振波长处显示出带阻特性。
实际应用时可利用光环行器来实现输入和反射信号的区分。
Claims (3)
1.一种长周期光纤光栅带通带阻滤波器，包括输入光纤、输入LPFG、输出光纤和输出LPFG，所述输入LPFG位于所述输入光纤的纤芯内，所述输出LPFG位于所述输出光纤的纤芯内，其特征在于：所述带通带阻滤波器还包括空芯光纤和纤芯模式反射器，所述空芯光纤熔接在所述输入光纤和输出光纤之间，在输入光纤与空芯光纤熔接的一端设置所述纤芯模式反射器，所述空芯光纤中心孔的直径和输入光纤、输出光纤纤芯的直径相等，所述空芯光纤的外层直径和输入光纤、输出光纤包层的外径相等。
2.如权利要求1所述的长周期光纤光栅带通带阻滤波器，其特征在于：所述纤芯模式反射器，是通过在输入光纤与空芯光纤熔接一端的纤芯处镀膜，以形成反射端面进而制成的。
3.如权利要求2所述的长周期光纤光栅带通带阻滤波器，其特征在于：所述镀膜为金属膜或介质膜。
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