專利名稱：光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對光纖通訊系統(tǒng)的容量以及光纖通訊系統(tǒng)的傳送速度提出越來越高的要求。在光纖通訊系統(tǒng)中，需要對傳輸光信號的波長，功率及信噪比進行實時測量。可調(diào)諧的光纖濾波器是測量系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵器件?？烧{(diào)諧光纖濾波器的工作原理是利用共振效應(yīng)，只讓寬帶光源發(fā)出的光中特定波長的光在光纖中低損耗地傳送，而其他波長的光盡可能多地濾除。在光纖傳感器的解調(diào)系統(tǒng)中，可調(diào)諧的光纖濾波器用于鑒別返回信號的波長變化。是光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)的核心器件?，F(xiàn)有的一種光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)濾波器由兩根單模光纖構(gòu)成，如圖1所示，在單模光纖平行相對的端面鍍有反射膜，當(dāng)光線從一個單模光纖出射之后，由于光的發(fā)散角度是由光線的數(shù)字孔徑(NA =Numeral Aperture)決定的，一般的單模光纖的NA 0.13，所以從光纖出射的光幾乎按大約15°的發(fā)散角發(fā)散。從一個光纖而進入另一個光纖的光的損失隨著兩根光纖間隔的增大而急劇增大。這樣，這種光纖法布里-珀羅 (Fabry-Perot)濾波器的間隔不能做得很大，自由光譜區(qū)的變化受到限制。從而調(diào)諧范圍受到限制。為了克服解決上述問題，減小光纖之間耦合的損失，另一種可調(diào)濾波器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，在這種結(jié)構(gòu)中，在兩個高反射鏡之間放入了一個由單模光纖構(gòu)成的兩端平行且鍍有抗反膜(AR)的光纖波導(dǎo)(Fiber Wafer)。這樣，當(dāng)光線從一根光纖出來之后，進入光纖波導(dǎo)，再從光纖波導(dǎo)進入第二根光纖，從而減少了光在自由空間中傳播的發(fā)散損失。但是， 制作這樣的一個只有幾um到幾mm的光纖波導(dǎo)，并把它與光纖濾波器的兩個光纖對準(zhǔn)和連接，不是一件容易的事，費時費工，大大增加了其制作成本。另一種克服光纖耦合損失的光纖濾波器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，將單模光纖與一段多模光纖熔接，或?qū)文９饫w的末端作熱擴芯，由于熱擴芯光纖具有較大的模場直徑及較大的數(shù)字孔徑(NA)，從而出射光的發(fā)散度和準(zhǔn)直性均比單模光纖好，光的耦合損失也減小，但是，將單模光纖與多模光纖熔接，或直接將單模光纖擴芯，在工藝操作上有一定難度，擴芯后的光纖直徑和迭取長度的精度不易保障，成品率受到限制。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器，克服現(xiàn)有產(chǎn)品中上述方面的不足。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器，包括輸入光纖和輸出光纖，由輸入光纖和輸出光纖構(gòu)成的所述諧振腔內(nèi)設(shè)有壓電陶瓷，輸入光纖和輸出光纖平行相對的端面上連接自聚焦(GRIN)透鏡。GRIN透鏡的表面貼有或鍍有寬帶高反膜層。兩反射鏡相互平行構(gòu)成諧振腔。所述輸入光纖和輸出光纖為單模光纖。所述輸入光纖和輸出光纖的端面經(jīng)過拋光處理并連接自聚焦(GRIN)透鏡。所述自聚焦(GRIN)的長度為0. 25周期或0. 23周期。高反射膜的反射率在99. 0%-99. 9%之間。本實用新型的有益效果為1、由于輸入光纖及輸出光纖均采用了單模光纖，在輸入和輸出光纖的端面連接自聚焦(GRIN)透鏡，光線從GRIN透鏡出來后，幾乎成為平行光線，發(fā)散度小，從而可以保障即使輸入光纖的端面與輸出光纖的端面間距較大，光的耦合損失也非常小。2、由于自聚焦(GRIN)透鏡可以使輸入光纖的端面與輸出光纖的端面間距較大，從而光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器的自由光譜區(qū)(FSR)的調(diào)諧范圍大大增加。3、GRIN透鏡端面上鍍上反射率較高的高反膜后，輸入光纖射出的光在諧振腔內(nèi)獲得充分的反射，再加上長間距形成的小自由光譜區(qū)(FSR)，例如 lGHz，這種可調(diào)濾波器可以獲得銳度更高的光譜?？捎糜诰毠庾V Ipm的分析。

下面根據(jù)附圖對本實用新型作進一步詳細說明。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中另一種濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型實施例所述的光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器中實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型實施例所述的光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器中實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型實施例所述的光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器的自由光譜區(qū)圖；圖7是本實用新型實施例所述的光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器中的GRIN透鏡，光線在里面周期性的發(fā)散和聚焦示意圖。圖中1、輸入光纖；2、輸出光纖；3、壓電陶瓷；4、GRIN透鏡；5、反射鏡；6、高反射膜；7、 GRIN透鏡波導(dǎo)。
具體實施方式
實施例一如圖4所示，本實用新型實施例所述的一種光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器，包括輸入光纖1和輸出光纖2，輸入光纖1和輸出光纖2為單模光纖，輸入光纖1 和輸出光纖2的端面平行相對，由輸入光纖1和輸出光纖2構(gòu)成的諧振腔內(nèi)設(shè)有壓電陶瓷3，所述輸入光纖1和輸出光纖2的端面經(jīng)過拋光處理，并連接Grin透鏡4，在Grin透
4鏡4的上面貼有高反鏡5，通過改變壓電陶瓷3上的電壓從而調(diào)節(jié)兩個反射鏡之間的間隔達到調(diào)節(jié)透射光的位置，輸入光纖1和輸出光纖2平行相對的端面上連接兩個0. 25T (周期) 的GRIN透鏡4后，光線在兩個高反鏡之間就成為幾乎完全平行的光束，即便是兩個反射鏡之間的距離達到很大值，自由光譜區(qū)小到GHz的數(shù)量級，光的耦合損失也非常??；GRIN透鏡的長度也可以減小為0. 23T (周期)，這樣單模光纖的端面可以離開一點不碰到GRIN透鏡的端面，更可以通過調(diào)節(jié)他們之間的距離而調(diào)節(jié)光束的發(fā)散度。實施例二如圖5所示，本實用新型實施例所述的一種光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot)可調(diào)濾波器，包括輸入光纖1和輸出光纖2，輸入光纖1和輸出光纖2為單模光纖，輸入光纖1 和輸出光纖2的端面平行相對，并且構(gòu)成諧振腔，由輸入光纖1和輸出光纖2構(gòu)成的諧振腔內(nèi)設(shè)有壓電陶瓷3，所述輸入光纖1和輸出光纖2的端面經(jīng)過拋光處理，并連接Grin透鏡 4，在Grin透鏡4的上面直接鍍有高反膜6，高反射膜6的反射率在99. 0%-99. 9%之間，通過改變壓電陶瓷3上的電壓從而調(diào)節(jié)兩個高反射膜6之間的間隔達到調(diào)節(jié)透射光的位置， 輸入光纖1和輸出光纖2平行相對的端面上連接兩個0. 25T (周期)的GRIN透鏡4后，光線在兩個高反射膜6之間就成為幾乎完全平行的光束，即便是兩個高反射膜6之間的距離達到很大值，自由光譜區(qū)小到GHz的數(shù)量級，光的耦合損失也非常小；GRIN透鏡的長度也可以減小為0. 23 T (周期)，這樣單模光纖的端面可以離開一點不碰到GRIN透鏡的端面，更可以通過調(diào)節(jié)它們之間的距離而調(diào)節(jié)光束的發(fā)散度。光纖濾波器是由單模光纖構(gòu)成，光纖的相對端面研磨成高質(zhì)量的表面，反射鏡的兩個表面對準(zhǔn)成一個完全平行的諧振腔，稱之為Fabry-Perot Etalon0這種諧振腔有波長選擇功能，而當(dāng)一束寬帶光束入射到此諧振腔中時，只有一些特殊波長的光才能透過諧振腔，從另一根光線出射，而其它波長的光皆被諧振腔排斥掉，如圖6所示，透過率與透過率之間的波長間隔稱之為自由光譜區(qū)，(FSR :Free Spectrum Range)^(1)自由光譜區(qū)的大小主要由兩個反射鏡之間的距離d和其間介質(zhì)的折射率η決定的.(1)，式中λ為波長，對于空氣介質(zhì)，η=1，自由光譜區(qū)則可以表示為FSR= λ 2/2d(2)改變間距d就可以改變FSR的大小，也就是可以改變透過率的位置。壓電陶瓷(PZT)被用來微調(diào)兩個反射鏡之間的距離；當(dāng)加上一個鋸齒電壓在壓電陶瓷上時，就可以是透過率的不斷的掃描，成為可調(diào)的Fabry-Perot Kalon濾波器。透過率的半極之間的全寬BW (Band Width)與自由光譜區(qū)之比可以近似標(biāo)示為FSR/Bff=F(3)F是個常數(shù)，被稱之為銳度(Finesse)，它主要由反射膜層的反射率R決定F - —-(4)
I-R不同反射率決定不同的銳度，對于具有特定反射率的光纖Fabry-Perot濾波器， 自由光譜區(qū)的與透過率線寬之比是一定的，所以這兩個量不能獨立選取。本發(fā)明的每個單模光纖與反射鏡之間加入一種特殊的，被稱之為Grin Lens的圓
5柱形透鏡，GRIN透鏡是一種特殊透鏡，其折射率分布按徑向變化
權(quán)利要求1.一種光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器，包括輸入光纖(1)和輸出光纖(2)，輸入光纖 (1)和輸出光纖(2)的端面平行相對并構(gòu)成諧振腔，其特征在于由輸入光纖(1)和輸出光纖(2)構(gòu)成的所述諧振腔內(nèi)設(shè)有壓電陶瓷(3)，輸入光纖(1)和輸出光纖(2)平行相對的端面上連接GRIN透鏡(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器，其特征在于所述輸入光纖 (1)和輸出光纖(2)為單模光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器，其特征在于所述輸入光纖(1)和輸出光纖(2)的端面經(jīng)過拋光處理并連接GRIN透鏡(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器，其特征在于所述GRIN透鏡 (4 )連接反射鏡(5 )或鍍有高反射膜(6 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器，其特征在于所述GRIN透鏡 (4)的長度為0. 25周期或0. 23周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器，其特征在于所述高反射膜 (6)的反射率在99. 0%-99· 9%之間。
專利摘要本實用新型涉及一種光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器，包括輸入光纖和輸出光纖，輸入光纖和輸出光纖的端面平行相對，并且構(gòu)成諧振腔，其特征在于由輸入光纖和輸出光纖構(gòu)成的諧振腔內(nèi)設(shè)有壓電陶瓷，輸入光纖和輸出光纖平行相對的端面上連接GRIN透鏡。所述輸入光纖和輸出光纖為單模光纖。本實用新型的有益效果為由于輸入光纖及輸出光纖均采用單模光纖，并在輸入和輸出光線的端面連接GRIN透鏡，反射鏡在GRIN透鏡的相對端面上。這可以保障即使輸入光纖的端面與輸出光纖的端面間距較大時光的耦合損失也非常小，從而大大的擴展了可調(diào)濾波器的調(diào)諧范圍。
文檔編號G02B6/293GK201984180SQ20112006118
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者黃振國 申請人:北京東方譜光科技有限公司