一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及濾波器，提供了一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，包括第一根單模光纖、光子晶體光纖和第二根單模光纖；所述的光子晶體光纖具有若干空氣孔，所述空氣孔內(nèi)填充有流體介質(zhì)，且所述光子晶體光纖的第一端與所述第一根單模光纖的第一端相熔接；所述第二根單模光纖的第一端與所述光子晶體光纖的第二端相熔接。所述的帶通濾波器通過填充高折射率的液體實現(xiàn)了高消光比，且解決了液體填充的光子晶體光纖和普通單模光纖難熔接的問題，實現(xiàn)了光子晶體光纖濾波器在實際應(yīng)用中的可行性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及濾波器技術(shù)，尤其涉及一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾 波器。 一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器

【背景技術(shù)】
[0002] 目前已經(jīng)有很多種方法制作光纖濾波器，其中一種常用的是用光柵做濾波器但它 對彎曲和應(yīng)力敏感；另一種比較多的是用光子晶體光纖填充液體轉(zhuǎn)變?yōu)閹缎凸庾泳w光 纖來做濾波器，但現(xiàn)有技術(shù)很多光子晶體光纖填充的折射率較低，當(dāng)溫度升高時消光比急 劇降低，為了改善消光比光子晶體光纖填充長度一般較長但這樣又不利于實際封裝。而且 現(xiàn)有技術(shù)液體填充的光子晶體光纖濾波器在制作上還沒有做到將填充好的光子晶體光纖 和普通單模光纖進行熔接，而是通過將液體填充的光子晶體光纖與普通單模光纖通過對接 耦合來實現(xiàn)實時監(jiān)測，這種對接耦合方法在實際應(yīng)用中可行性不大。
[0003] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶 通濾波器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中基于液體填充的光子晶體光纖在濾波器應(yīng)用中可靠性差的 問題。
[0005] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，包括 第一根單模光纖、光子晶體光纖和第二根單模光纖；所述的光子晶體光纖具有若干空氣孔， 所述空氣孔內(nèi)填充有流體介質(zhì)，且所述光子晶體光纖的第一端與所述第一根單模光纖的第 一端相熔接；所述第二根單模光纖的第一端與所述光子晶體光纖的第二端相熔接。
[0006] 所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其中，所述流體介質(zhì)為折射率 值為1. 3-1. 7且可固化的液體。
[0007] 所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其中，所述填充的流體介質(zhì)用 紫外激光進行固化。
[0008] 所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其中，所述空氣孔內(nèi)填充流體 介質(zhì)的長度大于8mm。
[0009] 所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其中，所述光子晶體光纖為折 射率引導(dǎo)型的光子晶體光纖。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器通 過填充高折射率的折射率匹配液體實現(xiàn)了高消光比，且解決了液體填充的光子晶體光纖和 普通單模光纖難熔接的問題，實現(xiàn)了光子晶體光纖濾波器在實際應(yīng)用中的可行性，且使用 光子晶體光纖做濾波器不會產(chǎn)生對應(yīng)力彎曲敏感的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型實施例提供的帶通濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2是帶通濾波器的制作步驟流程圖；
[0013] 圖3是本實用新型實施例提供的帶通濾波器的傳輸譜圖；
[0014] 圖4是室溫、30°C至100°C每隔10°C記錄一次液體填充后的光子晶體光纖的傳輸 光譜圖；
[0015] 圖5a是在_25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的左邊緣、右邊緣隨溫度變化的波長變 化圖；
[0016] 圖5b是在-25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的帶隙寬度隨溫度變化的波長變化圖；
[0017] 圖6是填充液體后的光子晶體光纖彎曲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖7是不同曲率下記錄的液體填充后的光子晶體光纖的傳輸光譜圖；
[0019] 圖8a是在_25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的左邊緣、右邊緣隨曲率變化的波長變 化圖；
[0020] 圖8b是在_25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的帶隙寬度隨曲率變化的波長變化圖；
[0021] 圖9是應(yīng)力從0到500 μ ε每隔50 μ ε記錄一次液體填充后的光子晶體光纖的 傳輸光譜圖；
[0022] 圖10a是在-25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的左邊緣、右邊緣隨拉伸應(yīng)力變化時波 長的變化圖；
[0023] 圖10b是在-25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的帶隙寬度隨拉伸應(yīng)力變化時波長的 變化圖。

【具體實施方式】
[0024] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025] 如圖1所示，一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，包括第一根單模光 纖101、光子晶體光纖102和第二根單模光纖103 ;所述光子晶體光纖102具有若干空氣孔， 所述若干空氣孔內(nèi)填充有流體介質(zhì)，且所述光子晶體光纖102的第一端與所述第一根單模 光纖101的第一端相熔接；所述第二根單模光纖103的第一端與所述光子晶體光纖102的 第二端相熔接。圖1中所示，1021為光子晶體光纖102中的空氣孔填充流體介質(zhì)后的部分， 1022為光子晶體光纖102未填充有流體介質(zhì)的部分。
[0026] 與上述實施例相結(jié)合，所述流體介質(zhì)為折射率值為1. 3-1. 7且可固化的液體。所 述光子晶體光纖102填充的流體介質(zhì)可以用紫外激光進行固化。優(yōu)選的，所述光子晶體光 纖102的長度為70mm。所述流體介質(zhì)的折射率為1. 698、熱光系數(shù)為-4. 79X 1(T4/°C。所 述空氣孔內(nèi)填充流體介質(zhì)的長度大于8mm。優(yōu)選的，所述空氣孔內(nèi)填充流體介質(zhì)的長度為 9mm 〇
[0027] 與上述各個實施例相結(jié)合，所述若干空氣孔間隔設(shè)置，所述光子晶體光纖為折射 率引導(dǎo)型的光子晶體光纖。優(yōu)選的，空氣孔的直徑設(shè)計為3. 3 μ m、孔間距為7. 4 μ m。
[0028] 如圖2所示，所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器的制造方法，包括 第一根單模光纖101、光子晶體光纖102和第二根單模光纖103,該制作方法包括以下步驟： 將第二根單模光纖103的第一端與光子晶體光纖102的第二端相熔接；將光子晶體光纖 102的第一端浸入流體介質(zhì)中，使第一端中的若干空氣孔內(nèi)填充有流體介質(zhì)；將填充的流 體介質(zhì)用紫外激光進行固化，并使光子晶體光纖102的第一端與第一根單模光纖101的第 一端進行熔接。
[0029] 其中一個較佳的實施例為，使用一個NKT的大模場光子晶體光纖（Photonic crystal fibers，PCF)，型號為ESM-12,光子晶體光纖的直徑為125 μ m，測得空氣孔直徑 為3. 3 μ m、孔間距為7. 4 μ m。然后利用藤倉單芯光纖烙接機將長度為70mm的光子晶體 光纖和一段標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（Corning SMF-28)熔接。為了降低熔接損耗和增強熔接點的強 度，需要修改熔接機的放電參數(shù)。優(yōu)選的，修改后的參數(shù)為：光纖預(yù)熔功率：標(biāo)準(zhǔn)-l〇bit、 預(yù)熔時間：240ms、重疊：15 μ m、放電功率：標(biāo)準(zhǔn)-lObit、放電時間：1000ms。然后將光子晶 體光纖的另一端浸入一種流體介質(zhì)中，優(yōu)選的，流體介質(zhì)的折射率為n=l. 698、熱光系數(shù) 為-4. 79X1(T4/°C。由于毛細(xì)管現(xiàn)象，液體逐步填入光子晶體光纖的腔體，即空氣孔內(nèi)。實 驗表明液體填充的空氣孔的長度與空氣孔的直徑和液體的粘稠度密切相關(guān)。優(yōu)選的，被填 充的空氣孔的液體長度為9_。然后再次利用藤倉單芯光纖熔接機將光子晶體光纖填充有 流體介質(zhì)的一端和另外一根標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（Corning SMF-28)進行熔接。為了降低熔接損 耗和增強熔接點的強度，優(yōu)選的，熔接機的放電參數(shù)為，光纖預(yù)熔功率：標(biāo)準(zhǔn)_30bit、預(yù)熔 時間：220ms、重疊：15 μ m、放電功率：標(biāo)準(zhǔn)-20bit、放電時間：200ms。
[0030] 將帶通濾波器的兩標(biāo)準(zhǔn)單模光纖分別接上超連續(xù)譜光源和光纖光譜儀，測試得到 被填充液體后的光子晶體光纖的傳輸譜如圖3所示。從圖3可知，在800nm至1700nm的光 譜范圍內(nèi)有三個明顯的帶隙，帶隙的消光比約為40dB。
[0031] 本實用新型所述的帶通濾波器具備的功能和優(yōu)點，可以從以下幾個具體的實施例 中得出。
[0032] 基于溫度調(diào)節(jié)的帶通濾波器：
[0033] 為了實時監(jiān)測傳輸譜隨溫度的變化，我們將和光子晶體光纖兩端連接的標(biāo)準(zhǔn)單模 光纖分別接上超連續(xù)譜光源（NKT SuperK Compact)和光纖光譜儀（Y0K0GAWA AQ6370C)。 然后將填充后的光子晶體光纖放置在一臺管式加熱爐中，所述管式加熱爐的溫度調(diào)節(jié)范圍 是從室溫到100度，精度為0. 1度，溫度穩(wěn)定性+/-〇. 5度。調(diào)節(jié)管式加熱爐的溫度，當(dāng)溫度 在室溫、30°C至KKTC每隔10°C記錄一次液體填充后的光子晶體光纖的傳輸光譜。不同溫 度下記錄的傳輸譜如圖4所示。
[0034] 從圖4可知，室溫時在800nm至1700nm的光譜范圍內(nèi)有三個明顯的帶隙譜Gapl (帶隙l)、Gap2 (帶隙2)、Gap3 (帶隙3)，同時也可以看到隨著溫度升高時帶隙譜向短波方 向漂移（也叫做藍(lán)移)。為了定量分析溫度導(dǎo)致帶隙邊緣的變化，圖5a，表明在-25dB時對 應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的左邊緣和右邊緣隨溫度變化時的波長變化。Gapl、Gap2、Gap3左邊緣 漂移的靈敏度分別是 1=-1. 200nm/°C、K2=-l. 432nm/°C、K3=-l. 832nm/°C，Gapl、Gap2、Gap3 右邊緣漂移的靈敏度分別是 K4=-l. 432nm/°C、K5=-l. 783nm/°C、K6=-2. 194nm/°C。圖 5b 所 示，表明在_25dB對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的帶隙譜寬度隨溫度變化譜圖，如圖可看出Gapl、 Gap2、Gap3的帶隙寬度隨溫度變化時基本沒變化。
[0035] 所述的帶通濾波器對彎曲不敏感：
[0036] 液體填充后的光子晶體光纖彎曲的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，把和光子晶體光纖兩 端連接的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的左端固定，右端逐漸沿著光纖軸方向向左推移，每改變一次曲率 記錄一次液體填充后的光子晶體光纖的傳輸光譜，不同曲率下記錄的傳輸譜如圖7所示。
[0037] 從圖7中可知，室溫時在800nm至1700nm的光譜范圍內(nèi)有三個明顯的帶隙譜 Gapl、Gap2、Gap3,同時也可以看到隨曲率變化時帶隙譜基本不變。為了定量分析曲率導(dǎo)致 帶隙邊緣的變化，圖8a所示，表明了在-25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的左邊緣和右邊緣 隨曲率變化時波長的變化情況，從圖中可知帶隙邊緣不隨曲率變化而變化。圖8b所示，表 明了在_25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的帶隙譜寬度隨曲率變化的譜圖，從圖中可以看出 Gapl、Gap2、Gap3的帶隙寬度隨曲率變化時基本不變，因此從圖8a、圖8b可得知此液體填充 后的光子晶體光纖對彎曲不敏感。
[0038] 所述的帶通濾波器對應(yīng)力不敏感：
[0039] 為了測試應(yīng)力對液體填充后的光子晶體光纖傳輸譜的影響，將把和光子晶體光 纖兩端連接的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的左端固定，右端固定在一維位移平臺上，該一維平臺精度為 10 μ m，固定的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖左端、右端和被液體填充后的光子晶體光纖總共長400_，然后 將固定好了的光纖沿著光纖軸向拉伸，拉伸應(yīng)力從〇到500μ ε每隔50μ ε記錄一次液體 填充后的光子晶體光纖的傳輸光譜。不同應(yīng)力下記錄的傳輸譜如圖9所示。
[0040] 從圖9中可知，拉伸應(yīng)力從0到500 μ ε變化時，液體填充后的光子晶體光纖的傳 輸光譜圖基本不變。為了定量分析應(yīng)力導(dǎo)致帶隙邊緣的變化，如圖l〇a所示，表明在_25dB 時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的左邊緣和右邊緣隨應(yīng)力變化時波長的變化情況，從圖中可知帶 隙邊緣不隨應(yīng)力改變而變化。如圖l〇b所示，為在-25dB時對應(yīng)Gapl、Gap2、Gap3的帶隙譜 寬度隨應(yīng)力變化的譜圖，從圖中可看出Gapl、Gap2、Gap3的帶隙寬度隨應(yīng)力變化時基本不 變，因此從圖l〇a、圖10b可得知此液體填充后的光子晶體光纖對拉伸應(yīng)力不敏感。
[0041] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其特征在于，包括第一根單模光纖、 光子晶體光纖和第二根單模光纖；所述的光子晶體光纖具有若干空氣孔，所述空氣孔內(nèi)填 充有流體介質(zhì)，且所述光子晶體光纖的第一端與所述第一根單模光纖的第一端相熔接；所 述第二根單模光纖的第一端與所述光子晶體光纖的第二端相熔接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其特征在于，所 述流體介質(zhì)為折射率值為1. 3-1. 7且可固化的液體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其特征在于，所 述填充的流體介質(zhì)用紫外激光進行固化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其特征在于，所 述空氣孔內(nèi)填充流體介質(zhì)的長度大于8mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體光纖緊湊型可調(diào)諧的帶通濾波器，其特征在于，所 述光子晶體光纖為折射率引導(dǎo)型的光子晶體光纖。
【文檔編號】G02B6/02GK203894431SQ201420153147
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王義平, 劉穎潔, 廖常銳 申請人:深圳大學(xué)