CN219245804U - 一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光信号滤波技术领域，具体公开了一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，包括光纤包层、光纤纤芯、倾斜光栅阵列、涂覆层和PZT压电陶瓷，所述倾斜光栅阵列刻写在所述光纤纤芯上，所述光纤包层包裹在所述光纤纤芯的外侧，所述涂覆层涂覆在所述光纤包层的上下表面，所述PZT压电陶瓷粘贴在所述涂覆层的下表面。本实用新型提供的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，通过级联不同周期的倾斜光栅形成倾斜光栅阵列，将辐射模进行拼接得到多通道带通滤波器，具有低回波损耗，带宽设计灵活的优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及光信号滤波技术领域，更具体地，涉及一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器。
背景技术
光纤滤波器是一类不可缺少的重要光学器件，作为光纤传输系统的核心模块之一，光纤滤波器以其低损耗、高兼容性、易于制备的优势备受关注，其应用范畴广泛且渗透到了光纤通信、光纤传感以及光纤激光器等各个领域当中。
传统的光纤滤波器结构，包括F-P干涉结构，布拉格光栅结构等具有很强的回波损耗，对光源和系统均有影响。
发明内容
为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，以解决现有技术中存在的光纤滤波器回波损耗大的问题。
作为本实用新型的第一个方面，提供一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，包括光纤包层、光纤纤芯、倾斜光栅阵列、涂覆层和PZT压电陶瓷，所述倾斜光栅阵列刻写在所述光纤纤芯上，所述光纤包层包裹在所述光纤纤芯的外侧，所述涂覆层涂覆在所述光纤包层的上下表面，所述PZT压电陶瓷粘贴在所述涂覆层的下表面。
进一步地，所述倾斜光栅阵列包含N个倾斜光栅，相邻倾斜光栅的周期不同，用于实现N-1个带通滤波通道。
进一步地，所述倾斜光栅阵列的第N个倾斜光栅的布拉格反射波长位于第N+1个倾斜光栅的辐射模波长范围内。
进一步地，所述倾斜光栅阵列的倾角范围为0°至90°。
进一步地，所述倾斜光栅阵列通过紫外激光曝光刻写在所述光纤纤芯中。
进一步地，所述涂覆层的下表面与所述PZT压电陶瓷的上表面通过有机胶粘贴在一起。
进一步地，所述光纤包层的材料为硅。
进一步地，所述光纤纤芯的材料为二氧化硅。
本实用新型提供的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器具有以下优点：通过级联不同周期的倾斜光栅形成倾斜光栅阵列，将辐射模进行拼接得到多通道带通滤波器，具有低回波损耗，带宽设计灵活的优势。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
图1为本实用新型提供的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器的结构示意图。
图2为本实用新型提供的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器的带通滤波光谱示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型的保护范围。
需要说明的是，本实用新型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，以便这里描述的本实用新型的实施例。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括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，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单元。
在本实用新型的解释中，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，除非是特殊标明。例如，连接可以是固定连接，也可以是通过特殊的接口连接，也可以是中间媒介间接相连。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实用新型中的具体含义。
在本实施例中提供了一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，如图1所示，所述一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器包括光纤包层1、光纤纤芯2、倾斜光栅阵列3、涂覆层4和PZT压电陶瓷5，所述倾斜光栅阵列3刻写在所述光纤纤芯2上，所述光纤包层1包裹在所述光纤纤芯2的外侧，所述涂覆层4涂覆在所述光纤包层1的上下表面，所述PZT压电陶瓷5粘贴在所述涂覆层4的下表面。
本实用新型提供的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，光纤包层1与光纤纤芯2用于将光信号束缚在光纤内传输。涂覆层4用于折射率匹配，消除光纤内产生的包层模式，同时对光纤进行保护。所述倾斜光栅阵列3产生不同波长范围的辐射模，将辐射模进行拼接实现多通道带通滤波功能。PZT压电陶瓷5用于同时改变倾斜光栅阵列3的周期，实现可调谐带通滤波功能。
优选地，所述倾斜光栅阵列3包含N个倾斜光栅，相邻倾斜光栅的周期不同，用于实现N-1个带通滤波通道。
在本实施例中，所述倾斜光栅阵列3的相邻倾斜光栅之间的间距可为0。
优选地，所述倾斜光栅阵列3的第N个倾斜光栅的布拉格反射波长位于第N+1个倾斜光栅的辐射模波长范围内。
优选地，所述倾斜光栅阵列3的倾角范围为0°至90°。
优选地，所述倾斜光栅阵列3通过紫外激光曝光刻写在所述光纤纤芯2中。
优选地，所述涂覆层4的下表面与所述PZT压电陶瓷5的上表面通过有机胶粘贴在一起。通过对PZT压电陶瓷5施加电信号对倾斜光栅阵列进行拉伸，从而改变倾斜光栅阵列中每个倾斜光栅的周期，实现可调谐带通滤波功能。
优选地，所述光纤包层1的材料为硅。所述光纤包层1的材料为低折射率材料，例如二氧化硅。
优选地，所述光纤纤芯2的材料为二氧化硅。所述光纤纤芯2的材料为低传输损耗高折射率材料，例如掺锗二氧化硅材料。
具体地，所述涂覆层4的材料为折射率大于光纤包层折射率的聚合物材料。
需要说明的是，涂覆层4为光纤的最外层结构。在玻璃光纤被预制棒拉出来的同时，为了防止受灰尘的污染，而用紫外光固化的一层弹性涂料。它是由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙等组成的。涂覆层4为本领域技术人员所熟知的技术，此处不再赘述。
在本实施例中，倾斜光栅阵列3将光纤纤芯2中传播的纤芯模耦合成辐射模，辐射模的波长由光栅的倾斜角θ和周期Λ共同决定，辐射模中心波长λ可表示为：
λ＝2n0Λcosθ
其中n0为光纤纤芯2的折射率。通过将不同周期的倾斜光栅级联，可将两个不同波长的辐射模进行拼接，两个辐射模之间的波长范围即为带通滤波范围。其带通滤波范围可表示：
其中λmin和λmax分别为单个通道带通滤波的最小波长和最大波长，λn和λn+1分别为倾斜光栅阵列的第n个倾斜光栅和第n+1个倾斜光栅的辐射模中心波长，Bn和Bn+1分别为倾斜光栅阵列的第n个倾斜光栅和第n+1个倾斜光栅的辐射模带宽。
在本实施例中，为了避免倾斜光栅阵列3将纤芯模耦合成包层模影响带通滤波性能，采用高折射率的涂覆层4进行折射率匹配，消除光纤内产生的包层模式。为了避免倾斜光栅阵列3的布拉格反射造成回波损耗，倾斜光栅阵列的第n个倾斜光栅的布拉格反射波长位于第n+1个倾斜光栅的辐射模波长范围内。即倾斜光栅的周期与倾角应满足：
其中Λn和Λn+1分别为倾斜光栅阵列的第n个倾斜光栅和第n+1个倾斜光栅的周期，θn和θn+1分别为倾斜光栅阵列的第n个倾斜光栅和第n+1个倾斜光栅的倾角。
在本实施例中，倾斜光栅阵列3通过紫外激光曝光刻写在光纤纤芯2上，首先刻写第一个倾斜光栅，观察第一个倾斜光栅的光谱，待辐射模损耗达到25dB后，停止激光器，完成第一个倾斜光栅的刻写。之后改变光栅的周期和倾角刻写条件，重复上述步骤，继续进行第二个倾斜光栅的刻写，直至完成第N个倾斜光栅的刻写。
如图2所示，为本实用新型所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器的带通滤波光谱，其中倾斜光栅阵列3的第一个倾斜光栅的倾角为5°，周期为517.54nm，辐射模中心波长为1490nm。第二个倾斜光栅的倾角为5°，周期为534.91nm，辐射模中心波长为1540nm。第三个倾斜光栅的倾角为5°，周期为552.27nm，辐射模中心波长为1590nm。第四个倾斜光栅的倾角为5°，周期为569.64nm，辐射模中心波长为1640nm。该带通滤波器具有三个带通滤波通道，通带-0.5dB带宽小于6nm，通带最低损耗0.7dB，阻带衰减大于-25dB，在无回波损耗的前提下，具有良好的带通滤波功能。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，包括光纤包层（1）、光纤纤芯（2）、倾斜光栅阵列（3）、涂覆层（4）和PZT压电陶瓷（5），所述倾斜光栅阵列（3）刻写在所述光纤纤芯（2）上，所述光纤包层（1）包裹在所述光纤纤芯（2）的外侧，所述涂覆层（4）涂覆在所述光纤包层（1）的上下表面，所述PZT压电陶瓷（5）粘贴在所述涂覆层（4）的下表面。
2.根据权利要求1所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，所述倾斜光栅阵列（3）包含N个倾斜光栅，相邻倾斜光栅的周期不同，用于实现N-1个带通滤波通道。
3.根据权利要求2所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，所述倾斜光栅阵列（3）的第N个倾斜光栅的布拉格反射波长位于第N+1个倾斜光栅的辐射模波长范围内。
4.根据权利要求1所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，所述倾斜光栅阵列（3）的倾角范围为0°至90°。
5.根据权利要求1所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，所述倾斜光栅阵列（3）通过紫外激光曝光刻写在所述光纤纤芯（2）中。
6.根据权利要求1所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，所述涂覆层（4）的下表面与所述PZT压电陶瓷（5）的上表面通过有机胶粘贴在一起。
7.根据权利要求1所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，所述光纤包层（1）的材料为硅。
8.根据权利要求1所述的一种无回波损耗的多通道光纤带通滤波器，其特征在于，所述光纤纤芯（2）的材料为二氧化硅。
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