專利名稱：全光纖濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學與激光光電子技術領域，尤其涉及一種全光纖濾波器。
背景技術：
隨著1970年第一根低損耗光纖問世，幾十年來光纖通信、高功率光纖激光器等有了長足的發(fā)展。在光纖通信系統和光纖激光器中，光纖濾波器起到了非常重要的作用，比如光纖通信網絡中的密集波分復用技術依賴于窄帶梳狀濾波器；光纖激光器中的可調諧技術也依賴于可調諧的濾波器。傳統的頻譜濾波元件是干涉濾光片或雙折射濾光片。這兩種塊狀元件能夠有效地起到濾波的作用，但由于它們是塊狀的，破壞了光纖系統的全光纖化結構，帶來較大的插入損耗。全光纖頻譜濾波器的方案主要有光纖光柵、波分復用器和可飽和的光纖布拉格反射鏡。這些方案共同的特點是濾波帶寬依賴于器件本身的性能，不易控制、不可調諧。

發(fā)明內容
(一 )要解決的技術問題本發(fā)明的目的是如何減少頻譜濾波元件的插入損耗，并且使其可調諧并易于控制。( 二)技術方案為達到上述目的，本發(fā)明提出了一種全光纖濾波器，包括2X2光纖耦合器，具有位于一側的第一端口和第二端口，以及位于另一側的第三端口和第四端口；保偏光纖，其兩端分別與所述第三端口和所述第四端口的無源光纖熔接，從而形成環(huán)形光路；其中，所述第三端口和所述保偏光纖之間的無源光纖盤繞成具有一定半徑的光纖環(huán)，作為第一偏振控制器。其中，所述保偏光纖與所述第四端口之間的無源光纖盤繞成具有一定半徑的光纖環(huán)，作為第二偏振控制器。其中，所述第一偏振控制器和第二偏振控制器的光纖環(huán)的半徑和盤繞圈數可以改變。其中，所述無源光纖是單包層光纖或雙包層光纖。其中，所述保偏光纖是單包層光纖或雙包層光纖。其中，所述2X2光纖耦合器的分束比是50 50。(三)有益效果本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點本發(fā)明的濾波器為全光纖器件，避免了塊狀器件引入的插入損耗和對準困難，易于實現系統的全光纖化；通過使用無源光纖環(huán)作為偏振控制器使得濾波帶寬、中心波長和調制深度易于調節(jié)，適合各種不同性能要求的場合。


圖1是本發(fā)明第一個實施例的光纖環(huán)控制的全光纖濾波器的結構圖；圖2是本發(fā)明第一個實施例和第二個實施例的濾波器環(huán)形光路中的光纖及所定義的坐標；圖3是本發(fā)明第一個實施例的光纖環(huán)控制的全光纖濾波器的透過率曲線；圖4是本發(fā)明第二個實施例的光纖環(huán)控制的全光纖濾波器的結構圖；圖5是本發(fā)明第二個實施例的光纖環(huán)控制的全光纖濾波器的透過率曲線。其中，1 濾波器的輸入激光；2 濾波器的反射激光；3 濾波器的透射激光；4 2X2光纖耦合器；5、6、7、8:光纖耦合器的第一、第二、第三和第四端口的尾纖(無源光纖)；9、10、16 由無源光纖盤繞成的光纖環(huán)偏振控制器；11 保偏光纖；12 保偏光纖與無源光纖熔接點；13 順時針傳輸的激光；14 逆時針傳輸的激光；15 濾波器的環(huán)形光路中的光纖(包括光纖7、8、11)。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明第一個實施例的光纖環(huán)控制的全光纖濾波器的結構包括2X2光纖耦合器4，具有位于一側的第一端口和第二端口，以及位于另一側的第三端口和第四端口；保偏光纖11，其端部分別與第三端口和第四端口的無源光纖7，8熔接，熔接點為 12，從而形成環(huán)形光路；其中，第三端口和保偏光纖11之間的無源光纖7盤繞成具有一定半徑的光纖環(huán)， 作為第一光纖環(huán)偏振控制器9。其中，保偏光纖11與第四端口之間的無源光纖8盤繞成具有一定半徑的光纖環(huán)， 作為第二光纖環(huán)偏振控制器10。本發(fā)明的第一個實施例的全光纖濾波器的工作原理如下，輸入激光1通過光纖耦合器4的第一端口的無源光纖5進入濾波器，按照光纖耦合器4的分光比分成順時針傳播的激光13和逆時針傳播的激光14，分別從第三端口的無源光纖7和第四端口的無源光纖8 輸出。順時針傳輸的激光13先后經過第一光纖環(huán)偏振控制器9、保偏光纖11和第二光纖環(huán)偏振控制器10，從第四端口的無源光纖8回到光纖耦合器4中；逆時針傳輸的激光14先后經過第二光纖環(huán)偏振控制器10、保偏光纖11和第一光纖環(huán)偏振控制器9，從第三端口的無源光纖7回到光纖耦合器4中。兩束光在光纖耦合器4中發(fā)生干涉，一部分光從第二端口的無源光纖6輸出，成為透射光3 ；另一部分光從第一端口的無源光纖5輸出，成為反射光 2。第一和第二光纖環(huán)偏振控制器9和10對光纖偏振態(tài)的調節(jié)與光纖的雙折射度、光纖環(huán)的總周長有關。經過光纖環(huán)后，沿快慢軸傳輸激光所積累的相移差為ΔΦ = ^{2nKR)(nsl0W — Tijhst)
其中，nfast*nsl。w分別為光纖快軸和慢軸的折射率，λ為激光波長，R為光纖環(huán)的纏繞半徑，η為光纖環(huán)的纏繞圈數。改變光纖環(huán)的纏繞半徑和纏繞圈數，能夠改變光纖環(huán)造成的相移差，從而使光纖環(huán)等效為二分之一波片、四分之一波片或其他任意相位差波片。定義如圖2所示的坐標系，圖2中的光纖15為圖1中的光纖7、8、或11。圖2中的順時針指沿光纖環(huán)的順時針方向，χ軸沿光纖橫截面的徑向且平行于紙面，y軸沿光纖橫截面的徑向且垂直于紙面，ζ軸沿光纖的中心軸線?？刂频谝缓偷诙饫w環(huán)偏振控制器9 和10的纏繞半徑和纏繞圈數，使其分別等效為二分之一波片，波片的快軸與χ軸的夾角分別為Q1* θ2。定義保偏光纖的快軸沿χ軸，慢軸沿y軸。光纖耦合器4可以是各種分束比的，下面僅以分光比為50 50的光纖耦合器4為例計算濾波器的性能。設入射激光1的功率為Pin，經過光纖耦合器4后，分成功率相同的兩束激光13和 14，分別沿順時針(CW :Clockwise)和逆時針(CCW :Counter-Clockwise)傳輸，兩者的電場用瓊斯矩陣表示為
權利要求
1.一種全光纖濾波器，其特征在于，包括2 X 2光纖耦合器，具有位于一側的第一端口和第二端口，以及位于另一側的第三端口和第四端口；保偏光纖，其兩端分別與所述第三端口和所述第四端口的無源光纖熔接，從而形成環(huán)形光路；其中，所述第三端口和所述保偏光纖之間的無源光纖盤繞成具有一定半徑的光纖環(huán)， 作為第一偏振控制器。
2.如權利要求1所述的全光纖濾波器，其特征在于，所述保偏光纖與所述第四端口之間的無源光纖盤繞成具有一定半徑的光纖環(huán)，作為第二偏振控制器。
3.如權利要求2所述的全光纖濾波器，其特征在于，所述第一偏振控制器和第二偏振控制器的光纖環(huán)的半徑和盤繞圈數可以改變。
4.如權利要求3所述的全光纖濾波器，其特征在于，所述無源光纖是單包層光纖或雙包層光纖。
5.如權利要求3所述的全光纖濾波器，其特征在于，所述保偏光纖是單包層光纖或雙包層光纖。
6.如權利要求1-5中任一所述的全光纖濾波器，其特征在于，所述2X2光纖耦合器的分束比是50 50。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全光纖濾波器，包括2×2光纖耦合器，具有位于一側的第一端口和第二端口，以及位于另一側的第三端口和第四端口；保偏光纖，其兩端分別與第三端口和第四端口的無源光纖熔接，從而形成環(huán)形光路；其中，第三端口和保偏光纖之間的無源光纖盤繞成具有一定半徑的光纖環(huán)，作為第一偏振控制器。本發(fā)明的全光纖濾波器避免了塊狀器件引入的插入損耗和對準困難，易于實現系統的全光纖化；濾波帶寬易于調節(jié)，適合各種不同性能要求的場合。
文檔編號G02B6/024GK102338908SQ20101023756
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權日2010年7月22日
發(fā)明者周潔, 鞏馬理, 張海濤, 王東生, 閆平 申請人:清華大學