一种电控可调谐光纤光栅滤波器制造技术

技术编号:19003972 阅读:41 留言:0更新日期:2018-09-22 06:29
本实用新型专利技术公开了一种电控可调谐光纤光栅滤波器,属于光纤光栅滤波器领域,包括单模光纤,光纤布拉格光栅,银膜,可调电压源;光纤布拉格光栅的长度为5mm‑15mm,周期为500nm‑550nm,银膜厚度为2μm‑20μm,电压为40V‑80V交流电压;利用银膜通电产生的热量实现对光纤布拉格光栅的相位调制,从而实现反射波长的电控可调;本实用新型专利技术具有制作简单,相位可调,操作简单,结构紧凑等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电控可调谐光纤光栅滤波器
本技术涉及了一种电控可调谐光纤光栅滤波器,属于光纤光栅滤波器领域。
技术介绍
光纤的材料为石英,由纤芯和包层组成。一般使用的光纤纤芯会掺杂其他材料使纤芯的折射率高于包层折射率,从而满足光纤在纤芯中传播的全反射原理。光纤光栅是通过改变光线纤芯区折射率,产生小的周期性调制形成的。周期性调制是指使本来沿光纤轴线均匀分布的折射率产生变化。这种周期性调制是利用光线材料的光敏性(外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起折射率的永久性变化),在纤芯内形成空间的相位光栅,其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜。当纤芯受到折射率周期性调制之后,即形成光纤光栅。满足相位匹配条件波长的光波会在光纤光栅处被反射。由于光纤光栅具有波长选择性,与光纤系统兼容,结构简单等优点,光纤光栅在通信与传感领域均有着广阔的应用前景。近年来,很多专家学者对光纤光栅的传感特性进行了研究。1976年,加拿大科学家Hill等人在研究光纤中的非线性效应时,首次在掺锗石英光纤中发现光敏特性,以及因光致折射率变化而产生的滤波效应,由此开启了光纤光栅这个领域。通常所说的光敏特性是指掺杂光纤的折射率由于受到激光照射发生变化,而且该变化随光强的空间分布发生相应的变化,变化大小与光强成线性关系并且可以永久保存。一般认为,光纤材料的光敏性源于掺杂引起的缺陷。但是普通石英光纤的光敏性较小,很难达到大的折射率调制。目前有两种增敏技术,一是载氢,二是采用专门用于制作光栅的高光敏性光纤。短周期光纤光栅又称光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)在目前的应用和研究中最为广泛。光纤布拉格光栅的周期为0.1微米数量级。光纤布拉格光栅是通过改变光纤芯区折射率,周期的折射率扰动仅会对很窄的一小段光谱产生影响。当宽带光源的光入射到布拉格光纤光栅中,特定的入射波长将会反射,其余将会透过,这样光纤光栅就起到了波长选择的作用。对于同向传输的两个波,如果传播常数满足Bragg条件,两波之间将发生能量耦合,Bragg条件为|β1-β2|=2π/Λ,其中β1,β2为两个波的传播常数,Λ为光栅周期。特别的,如果满足:|β1-(-β2)|=2β1=2π/Λ,能量将耦合至波长与入射波相同的反向传输的散射中,其中,反射波长可以表示为:λ=2neffΛ其中neff是纤芯的有效折射率,Λ是光栅周期。光纤光栅温度传感原理是利用热光效应和热膨胀效应。当温度发生变化时,热光效应导致光纤光栅的折射率发生变化,而热膨胀系数则使光栅栅格发生变化。这些变化导致光的相位差发生变化,从而实现用光纤光栅对温度的测量。感应加热原理是电流通过导体在导体周围产生磁场,当通过导体的是交流电时,磁场也会随之改变。如果把一块金属放入交变磁场,则在金属内有感应电动势,产生了交变电流。由于金属有良好的热传导性能,当处于交变磁场中时,电流的集肤效应产生的焦耳热使金属表面温度迅速升高,然后快速传递到金属内部。感应加热具有以下特点:由于热是在金属内部产生,故升温速度可以很快,有利于防止氧化;金属升温速度和最终温度极易调节和控制;感应加热速度快,并且有效解决了金属沿直径方向产生的温度分布不均匀。
技术实现思路
本技术的目的是:为了解决光纤光栅滤波器波长不可调控的问题,提供了一种电控可调谐光纤光栅滤波器,该光纤光栅滤波器具有制作简单,相位可调,操作简单,结构紧凑等优点。本技术为解决技术问题所采取的技术方案为:一种电控可调谐光纤光栅滤波器,包括单模光纤,光纤布拉格光栅,银膜,可调电压源,其特征在于:单模光纤纤芯上刻有光纤布拉格光栅,光纤外表面包覆有银膜,银膜通过导线连接到可调电压源;光纤布拉格光栅的长度为5mm-15mm,周期为500nm-550nm,银膜厚度为2μm-20μm,电压为40V-80V交流电压。本技术的有益效果为:具有制作简单,相位可调,操作简单,结构紧凑等优点。附图说明图1为一种电控可调谐光纤光栅滤波器结构示意图。具体实施方式下面结合附图及其实施实例对本技术作进一步说明。图1为本技术一种电控可调谐光纤光栅滤波器示意图。1为单模光纤;2为光纤布拉格光栅;3为银膜;4为可调电压源。单模光纤1纤芯上刻有光纤布拉格光栅2,光纤外表面包覆有银膜3,银膜3通过导线连接到可调电压源4。本技术的系统工作方式为:单模光纤1的纤芯刻有光纤布拉格光栅2,满足相位匹配条件波长的光波会在光纤布拉格光栅2处被反射。当对银膜3外加电压后,由于感应加热原理,电流的集肤效应产生的焦耳热使银膜3表面温度迅速升高,然后快速传递到金属内部,光纤布拉格光栅2受热使得长度发生热膨胀以及由于热光效应引起了光线布拉格光栅2的折射率发生变化。因此,相位匹配条件发生变化,发射光会发生波长漂移,从而实现滤波器的波长电控可调谐。一种电控可调谐光纤光栅滤波器的关键技术有:光纤布拉格光栅的周期。光纤布拉格光栅的周期决定了反射光的波长,合理的控制周期可以使反射波长处于通信波长,更具实用价值。银膜的厚度。银膜厚度太厚,会导致温度无法有效传导到光纤表面;太薄会导致温度变化过小,现象不明显。通过理论分析和实验探究,光纤布拉格光栅的长度为5mm-15mm,周期为500nm-550nm,银膜厚度为2μm-20μm,电压为40V-80V交流电压。本实例中,单模传输光纤4用的是常规单模光纤(G.625),纤芯直径8.2μm,包层直径125μm;光纤布拉格光栅的长度为10mm,周期为548nm,银膜厚度为15μm,电压为40V-80V交流电压。通过上述实例对本技术进行了揭示,但其他对电控可调谐光纤光栅滤波器的简单变形、替换均将落入本技术的权利要求范围内。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种电控可调谐光纤光栅滤波器,包括单模光纤,光纤布拉格光栅,银膜,可调电压源,其特征在于:单模光纤纤芯上刻有光纤布拉格光栅,光纤外表面包覆有银膜,银膜通过导线连接到可调电压源;光纤布拉格光栅的长度为5mm‑15mm,周期为500nm‑550nm,银膜厚度为2μm‑20μm,电压为40V‑80V交流电压。

【技术特征摘要】
1.一种电控可调谐光纤光栅滤波器,包括单模光纤,光纤布拉格光栅,银膜,可调电压源,其特征在于:单模光纤纤芯上刻有光纤布拉格光栅,光纤外表面包覆有银膜,银膜...

【专利技术属性】
技术研发人员:于栋友赵春柳李翌娜
申请(专利权)人:鞍山峰澜科技有限公司
类型:新型
国别省市:辽宁,21

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