專利名稱：全光纖帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖通信技術(shù)，尤其涉及一種全光纖帶通濾波器。
背景技術(shù)：
光纖通信經(jīng)過多年的發(fā)展，雖然單信道的傳輸速率已經(jīng)可以達到lOTbit/s，但是， 光纖巨大的帶寬資源還沒有得到充分利用。隨著通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，人們對信道傳輸速率和信道容量的要求越來越高，波分復(fù)用(WDM)技術(shù)被越來越廣泛地采用；WDM系統(tǒng)可以充分利用光纖的帶寬資源，使通信容量提高幾十倍甚至上百倍，而且在大容量長途傳輸系統(tǒng)中也可以節(jié)約大量的光纖和再生器，從而大大降低了傳輸成本。作為WDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，光纖帶通濾波器可以對特定的波長或頻率實現(xiàn)選擇性的通過，并可根據(jù)需要獨立地對光網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流進行處理和控制；目前出現(xiàn)的光纖帶通濾波器主要是基于光纖光柵技術(shù)，即光纖布拉格光柵(FBG)和長周期光纖光柵 (LPFG)0 FBG與LPre本身都是傳輸型的帶阻濾波器，為了實現(xiàn)帶通功能，需要在FBG中引進相移或者在兩個LPR；之間制作芯模阻隔器。但是，通過相移實現(xiàn)的帶通濾波器的隔離度較低，而在兩個LPre之間制作芯模阻隔器需要復(fù)雜的加工工藝。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種全光纖帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)為它由兩根普通單模光纖組成，兩根普通單模光纖端面相對、軸心錯位地連接在一起，連接處形成熔接面，軸心錯位的橫向偏移距離滿足兩根普通單模光纖的纖芯部分無重疊區(qū)域，且任一普通單模光纖的纖芯部分均被另一普通單模光纖的包層覆蓋；其中一根普通單模光纖上設(shè)置有一長周期光纖光柵段；
長周期光纖光柵段和熔接面之間的距離可沿光纖軸向零間距設(shè)置，也可沿光纖軸向間隔一定距離設(shè)置；
長周期光纖光柵段和熔接面之間沿光纖軸向間隔5mm設(shè)置。在設(shè)計中，長周期光纖光柵段的周期和周期數(shù)是可變的，通過調(diào)節(jié)長周期光纖光柵段的周期和周期數(shù)，可以使濾波器可處理的波長范圍和帶寬范圍在一定范圍內(nèi)變化，發(fā)明人提出的一種典型參數(shù)設(shè)置為長周期光纖光柵段上的光纖光柵的周期Λ為650 μ m、周期數(shù)為50 ；
兩根普通單模光纖的纖芯直徑為8. 3μπι，橫向偏移距離為40μπι。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，使原本具備帶阻濾波器性質(zhì)的長周期光纖光柵具備了帶通功能，不再需要設(shè)置其他的隔離裝置，簡化了裝置結(jié)構(gòu)。


圖1、長周期光纖光柵段和熔接面之間沿光纖軸向零間距設(shè)置時本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；(圖中箭頭所示路徑即為基膜和包層模的傳輸路徑，)
圖2、長周期光纖光柵段和熔接面之間沿光纖軸向間隔一定距離設(shè)置時本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；(圖中箭頭所示路徑即為基膜和包層模的傳輸路徑，)
圖3、橫向偏移距離和纖芯能量關(guān)系圖(圖中Offset 偏移距離，Relative power 相對功率)；
圖4、諧振波長為1M3. 4nm的普通長周期光纖光柵的傳輸譜；(圖中Wavelength 波長,單位nm ；Amp Iitude 幅值，單位dB)
圖5、本發(fā)明的全光纖帶通濾波器的傳輸譜。
具體實施例方式一種全光纖帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)為它由兩根普通單模光纖1組成，兩根普通單模光纖1端面相對、軸心錯位地連接在一起，連接處形成熔接面2，軸心錯位的橫向偏移距離滿足兩根普通單模光纖1的纖芯部分無重疊區(qū)域，且任一普通單模光纖1的纖芯部分均被另一普通單模光纖1的包層覆蓋；其中一根普通單模光纖1上設(shè)置有一長周期光纖光柵段 1-1 ；
長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間的距離，可以沿光纖軸向零間距設(shè)置，也可以沿光纖軸向間隔一定距離設(shè)置；這兩種不同的間距設(shè)置方式導(dǎo)致器件的工作過程和效果略有差異，同時，兩種不同的間距設(shè)置方式也使得器件制作時的工藝要求略有不同。下文將分別敘述兩種間距設(shè)置情況下器件的工作原理，為了便于敘述，將圖1和圖2中所示結(jié)構(gòu)的左邊那段普通單模光纖1記為A光纖，右邊那段普通單模光纖1記為B 光纖，B光纖上設(shè)置有長周期光纖光柵段1-1 ；
當(dāng)長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間沿光纖軸向零間距設(shè)置時，本發(fā)明的工作原理為光源從左端耦合進入A光纖后，光以纖芯基模的形式存在并向右傳播，當(dāng)光傳輸?shù)絻啥纹胀▎文９饫w1的熔接面2處時，由于兩段普通單模光纖1的纖芯無重疊且纖芯被包層覆蓋(該結(jié)構(gòu)實質(zhì)上替代了現(xiàn)有的帶通濾波器中的阻隔器的功能)，光就由A光纖的纖芯進入B光纖的包層內(nèi)并激發(fā)出非對稱的包層模；由于長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間沿光纖軸向零間距設(shè)置，被激發(fā)出的非對稱的包層模在幾乎無泄露的情況下馬上就遇到了長周期光纖光柵段1-1，滿足相位匹配條件的非對稱的包層模就會被長周期光纖光柵段 1-1耦合回B光纖的纖芯，從而形成通帶，不滿足相位匹配條件的非對稱的包層模不會被耦合至B光纖的纖芯，這部分沒有被耦合至B光纖纖芯的非對稱的包層模在B光纖的包層中傳輸一段距離后成為泄露模，最終被發(fā)散掉。若長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間沿光纖軸向間隔一定距離設(shè)置，此種情況下，本發(fā)明的工作原理為光源從左端耦合進入A光纖后，光以纖芯基模的形式存在并向右傳播，當(dāng)光傳輸?shù)絻啥纹胀▎文９饫w1的熔接面2處時，由于兩段普通單模光纖1的纖芯無重疊且纖芯被包層覆蓋，光就由A光纖的纖芯進入B光纖的包層內(nèi)并激發(fā)出非對稱的包層模，由于長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間存在一定距離，因此非對稱的包層模需要在包層內(nèi)傳輸一段距離后才能遇見長周期光纖光柵段1-1，當(dāng)非對稱的包層模與長周期光纖光柵段1-1相遇后，滿足相位匹配條件的非對稱的包層模就會被長周期光纖光柵段1-1 耦合回B光纖的纖芯，從而形成通帶，不滿足相位匹配條件的非對稱的包層模不會被耦合至B光纖的纖芯，這部分沒有被耦合至B光纖纖芯的非對稱的包層模在B光纖的包層中傳輸一段距離后成為泄露模，最終被發(fā)散掉。從前面的兩種情況下的工作原理的介紹中可以看出，當(dāng)長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間零間距設(shè)置時，由于避免了非對稱的包層模的泄露，此時器件的工作效率最高，但是隨之而來的是器件的制作要求也相對較高，因為為了實現(xiàn)長周期光纖光柵段1-1 和熔接面2之間的“零間距”，在制作器件時，除了需要高精度的設(shè)備外，對操作人員的技術(shù)要求也相對很高，因此，這種“零間距”的設(shè)置條件適合于高性能要求的情況；當(dāng)長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間間隔一定距離設(shè)置時，非對稱的包層模在遇見長周期光纖光柵段1-1之前需要先在包層中傳輸一定距離，有一部分非對稱的包層模在傳輸過程中就泄露了，雖然可以通過調(diào)整包層和涂敷層的折射率關(guān)系來降低非對稱的包層模的泄露比例，但泄露問題仍然存在，因此，長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間間隔一定距離設(shè)置時的傳輸效率不如“零間距設(shè)置”，但是“間隔一定距離設(shè)置”也有好處，那就是器件制作時的精度要求相對較低，制作的效率與“零間距設(shè)置”相比可大幅提高，成本也相對較低，適于非高性能要求情況下的應(yīng)用；當(dāng)長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間間隔一定距離設(shè)置時，綜合考慮工藝難度和器件工作效果，發(fā)明人認為，將長周期光纖光柵段1-1和熔接面2之間的間隔距離控制在5mm左右時，既可以保證器件的工作效果較好，又使得加工難度較為適中。前述的工作過程中，長周期光纖光柵段1-1將非對稱的包層模耦合回B光纖的纖芯時，只要使B光纖的纖芯能量很小，非對稱的包層模與長周期光纖光柵段1-1發(fā)生耦合時就不會發(fā)生干涉現(xiàn)象，而B光纖的纖芯能量大小與兩根普通單模光纖1的軸心錯位的橫向偏移距離有關(guān)，其關(guān)系如圖3所示，可通過調(diào)節(jié)橫向偏移距離來調(diào)節(jié)光纖的纖芯能量，發(fā)明人提出的一種優(yōu)選方案為，若兩根普通單模光纖1的纖芯直徑為8. 3 μ m，則其橫向偏移距離應(yīng)設(shè)置為40 μ m ；
長周期光纖光柵段1-1的參數(shù)設(shè)定與相位匹配條件相關(guān)，長周期光纖光柵段1-1選擇不同參數(shù)時，所對應(yīng)的相位匹配條件也不同，通過改變長周期光纖光柵段1-1的參數(shù)即可改變相位匹配條件(相位匹配條件的各種參數(shù)及其關(guān)系應(yīng)該是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的基本常識，在此不再贅述)；通過相位匹配條件就可對光信號進行分選；發(fā)明人提出的一種優(yōu)選參數(shù)選擇方案為長周期光纖光柵段1-1上的光纖光柵的周期Λ為650 μ m、周期數(shù)為 50 ；
制作器件時，可先在其中一根普通單模光纖1上寫入長周期光纖光柵段1-1，然后將兩根普通單模光纖1熔接；也可先將兩根普通單模光纖1熔接，再在其中一根普通單模光纖1 上寫入長周期光纖光柵段1-1，相對而言，后一種制作方式難度更高，尤其是如果還要同時保證長周期光纖光柵段1-1和熔接面零間距設(shè)置，實際操作中對設(shè)備和操作人員的技術(shù)要求都十分高。參見圖4，圖4為利用(X)2激光器按照逐點寫入法寫入的LPre的傳輸譜，LPFG的諧振波長為1M3. 4nm，諧振峰的幅值為17. 86dB。LPTO與偏置熔接點的距離為5mm。LPTO 的周期Λ =650 μ m，光柵的周期數(shù)為50。參見圖5，圖5為按本發(fā)明結(jié)構(gòu)制作的全光纖帶通濾波器的傳輸譜，其參數(shù)為長周期光纖光柵段1-1上的光纖光柵的周期Λ為650 μ m、周期數(shù)為50，長周期光纖光柵段 1-1與熔接面之間間隔5mm。從圖中可以看出，通帶的中心波長為1M3. 4nm，與LPTO的諧振波長一致，其幅值為-8. 25dB。
權(quán)利要求
1.一種全光纖帶通濾波器，其特征在于它由兩根普通單模光纖(1)組成，兩根普通單模光纖(1)端面相對、軸心錯位地連接在一起，連接處形成熔接面(2)，軸心錯位的橫向偏移距離滿足兩根普通單模光纖(1)的纖芯部分無重疊區(qū)域，且任一普通單模光纖(1)的纖芯部分均被另一普通單模光纖(1)的包層覆蓋；其中一根普通單模光纖(1)上設(shè)置有一長周期光纖光柵段(1-1);長周期光纖光柵段(1-1)和熔接面(2)之間的距離，或者，沿光纖軸向零間距設(shè)置；或者，沿光纖軸向間隔一定距離設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖帶通濾波器，其特征在于長周期光纖光柵段(1-1)和熔接面(2 )之間沿光纖軸向間隔5mm設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全光纖帶通濾波器，其特征在于長周期光纖光柵段 (1-1)上的光纖光柵的周期λ為650μπκ周期數(shù)為50。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全光纖帶通濾波器，其特征在于兩根普通單模光纖(1) 的纖芯直徑為8. 3 μ m，橫向偏移距離為40 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全光纖帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)為它由兩根普通單模光纖組成，兩根普通單模光纖端面相對、軸心錯位地連接在一起，連接處形成熔接面，軸心錯位的橫向偏移距離滿足兩根普通單模光纖的纖芯部分無重疊區(qū)域，且任一普通單模光纖的纖芯部分均被另一普通單模光纖的包層覆蓋；其中一根普通單模光纖上設(shè)置有一長周期光纖光柵段；長周期光纖光柵段和熔接面之間的距離，或者，沿光纖軸向零間距設(shè)置；或者，沿光纖軸向間隔一定距離設(shè)置。
文檔編號G02B6/02GK102354018SQ20111035470
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者史磊磊, 朱濤, 陳方元 申請人:重慶大學(xué)