微型FP腔窄带滤波器制造技术

一种微型FP腔窄带滤波器，包括一微型封装滤波结构，通过光学微加工工艺将内部器件集成于同一微型封装体内部，内部器件包括：半导体制冷器、FP腔、热敏电阻、光纤和准直器，有的实施例包括反射镜；其中FP腔和热敏电阻集成于半导体制冷器上。该微型封装滤波结构为单向输入、单向输出或者单端口双向输入输出的封装滤波结构。通过将FP腔、热敏电阻、半导体制冷器等器件集成在同一个微型封装体内，能够实现高效率的光学耦合，封装后的FP腔受到外界环境的影响较小；同时热敏电阻和FP腔均集成于半导体制冷器上，实现对FP腔温度的稳定控制。微型FP腔窄带滤波器具有窄线宽、高效率、体积小、集成度高、较好的可靠性和稳定性的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
微型FP腔窄带滤波器
本公开属于光学滤波领域，涉及一种微型FP腔窄带滤波器。
技术介绍
法布里-珀罗腔FP腔，Fabry-Perot腔滤波器是现代光纤通信和光纤传感等领域中的重要器件之一。FP腔一般是由内表面镀高反射膜、外表面镀增透膜的玻璃板构成，入射光束在腔内可发生多光束干涉效应，满足相位匹配条件的光波产生相长干涉，形成滤波输出；而不满足相位条件的光波产生相消干涉，被FP腔一侧反射输出。通过优化FP腔的参数设计，可以实现高透过率、窄线宽的FP腔窄带滤波器。与其它基于原子滤波、相干滤波片、光栅滤波的滤波器等相比，FP腔滤波器可以实现工作滤波段范围广、中心波长可调谐、滤波线宽较窄、光学效率较高等优点，具备广泛的应用场景。但是现有的基于FP腔的窄带滤波器的体积、尺寸比较大，对应的性能较差，容易受到外界环境因素的影响，可靠性和稳定性较差。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种微型FP腔窄带滤波器，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种微型FP腔窄带滤波器，包括一微型封装滤波结构，该微型封装滤波结构通过光学微加工工艺将内部器件集成于同一微型封装体6内部，所述内部器件包括：FP腔1，其用于对输入的光信号进行窄带滤波；半导体制冷器3，该FP腔1集成于该半导体制冷器3上，该半导体制冷器3用于控制FP腔的环境温度；热敏电阻2，集成于该半导体制冷器3上，用于采集该FP腔1的环境温度。在本公开的一些实施例中，该微型封装滤波结构为单向输入、单向输出的封装滤波结构，所述内部器件还包括：第一光纤51，其部分封装于微型封装体6内部；第一准直器41，与第一光纤51连接；第二光纤52，其部分封装于微型封装体6内部；以及第二准直器42，与第二光纤52连接；其中，外部光信号通过该第一光纤51输入至第一准直器41，第一准直器41将第一光纤51输入的光信号进行扩束后经自由空间传输至FP腔1，FP腔1对扩束后输入的光信号进行窄带滤波后经过自由空间传输，第二准直器42接收FP腔1进行窄带滤波后传输过来的光信号，并将其耦合进第二光纤52输出。在本公开的一些实施例中，该微型封装滤波结构为单端口双向输入输出的封装滤波结构，所述内部器件还包括：光纤5，其部分封装于微型封装体6内部；准直器4，与光纤5连接；以及反射镜8，设置于FP腔1所在光路；其中，外部光信号通过该光纤5输入至准直器4，准直器4将光纤5输入的光信号进行扩束后经自由空间传输至FP腔1，FP腔1对扩束后输入的光信号进行窄带滤波后经过自由空间传输至反射镜8，反射镜8将经过FP腔1进行窄带滤波后的光信号反射回FP腔1中再次经过该FP腔1进行二次滤波，二次滤波后的光信号经过准直器4接收后耦合进光纤5输出。在本公开的一些实施例中，反射镜8上镀有高反膜；和/或，反射镜8为直角棱镜反射镜。在本公开的一些实施例中，第一准直器41、第二准直器42和准直器4为G-lens光纤准直器；和/或，第一光纤51、第二光纤52和光纤5为单模光纤。在本公开的一些实施例中，微型封装体6上设置有管脚7。在本公开的一些实施例中，半导体制冷器3和热敏电阻2均与微型封装体6上的管脚7相连，通过控制半导体制冷器3和热敏电阻2来对FP腔1的工作温度进行调节，从而改变微型封装滤波结构的滤波中心波长，实现调谐。在本公开的一些实施例中，半导体制冷器3为基于帕尔帖效应的半导体制冷器。在本公开的一些实施例中，热敏电阻2为负温度系数的热敏电阻。在本公开的一些实施例中，微型FP腔窄带滤波器的外形尺寸不大于4cm*1.2cm*0.8cm。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的微型FP腔窄带滤波器，至少具有以下有益效果：1、封装滤波结构由于将FP腔、热敏电阻、半导体制冷器等器件通过光学微加工工艺集成在同一个微型封装体内，能够实现高效率的光学耦合，体积小、集成度高，在此基础上，能够实现窄线宽、高效率的高性能FP腔滤波器。其中，封装后的微型FP腔受到外界环境的影响较小，同时热敏电阻和FP腔均集成于半导体制冷器上，能够实现对FP腔温度的稳定控制，更进一步的提高了基于FP腔的微型封装滤波结构的可靠性和稳定性，不易受到外界环境的影响。2、微型封装体内部的热敏电阻和半导体制冷器都能通过管脚对外进行连接，通过控制半导体制冷器和热敏电阻来对FP腔的工作温度进行调节，从而改变微型封装滤波结构的滤波中心波长，实现对该微型FP腔窄带滤波器的调谐，便于集成控制。3、在实施例中提出两种微型封装滤波结构，第一种为单向输入、单向输出的封装滤波结构，该结构的微型FP腔窄带滤波器最终能实现线宽为10pm、效率优于70％，典型地，在一实例中，微型FP腔窄带滤波器的外形尺寸为4cm*1.2cm*0.8cm，体积和尺寸较小，可以适用于各种复杂的应用环境，具有体积小、集成度高、高效率、高稳定的优点；第二种为单端口双向输入输出的封装滤波结构，该结构的微型FP腔窄带滤波器能实现更窄线宽的滤波，但是效率会有一定程度的降低，例如最终能实现线宽为7pm、效率优于60％，典型地，在一实例中，微型FP腔窄带滤波器的外形尺寸为2.5cm*1.2cm*0.8cm，实现对于尺寸和体积的进一步简化以及线宽的进一步压窄。附图说明图1为根据本公开第一实施例所示的微型FP腔窄带滤波器的结构示意图。图2为根据本公开第二实施例所示的微型FP腔窄带滤波器的结构示意图。【符号说明】1-FP腔；2-热敏电阻；3-半导体制冷器；4-准直器；41-第一准直器；42-第二准直器；51-第一光纤；52-第二光纤；5-光纤；6-微型封装体；7-管脚；8-反射镜。具体实施方式目前，基于FP腔的窄带滤波器多采用分立器件的方案，使用光纤经过准直器扩束后，经过FP腔进行滤波，再经过准直器耦合后使用光纤输出。这种基于分立器件的FP腔滤波器，体积、尺寸比较大，导致其性能较差、集成度较低，同时容易受到外界环境因素的影响，可靠性和稳定性较差。因此，本申请通过光学微加工工艺将光纤、准直器、FP腔、热敏电阻、半导体制冷器等器件集成于同一个微型封装体内部，形成一微型封装滤波结构，其外形尺寸不大于4cm*1.2cm*0.8cm，具有体积小、集成度高、稳定性强的优点，在此基础上，可以实现窄线宽、高效率的高性能FP腔滤波器。其中，通过集成使得各个器件之间具有更紧密的联系，有利于实现耦合效率的优化，微型化的设置也使得热敏电阻和半导体制冷器具有温度传感精度高的优势，从而改善了器件性能，使得器件能够实现高效率的光学耦合，封装后的微型FP腔受到外界环境的影响较小，同时热敏电阻和FP腔均集成于半导体制冷器上，能够实现对FP腔温度的稳定控制，更进一步的提高了基于FP腔的封装滤波结构的可靠性和稳定性，具有窄线宽、高效率、体积小、集成度高、较好的可靠性和稳定性的综合性能。本公开的微型FP腔窄带滤波器，包括一微型封装滤波结构，该微型封装滤波结构通过光学微加工工艺将内部器件集成于同一微型封装体内部，该内部器件包括：FP腔，用于对输入的光信号进行窄带滤波；半导体制冷器，FP腔集成于该半导体制冷器上，该半导体制冷器用于控制FP腔的环境温度；热敏电阻，集成于该半导体制冷器上，用于采集该FP腔的环境温度；对于单向输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型FP腔窄带滤波器，其特征在于，包括一微型封装滤波结构，该微型封装滤波结构通过光学微加工工艺将内部器件集成于同一微型封装体(6)内部，所述内部器件包括：FP腔(1)，其用于对输入的光信号进行窄带滤波；半导体制冷器(3)，该FP腔(1)集成于该半导体制冷器(3)上，该半导体制冷器(3)用于控制该FP腔(1)的环境温度；热敏电阻(2)，集成于该半导体制冷器(3)上，用于采集该FP腔(1)的环境温度。

【技术特征摘要】
1.一种微型FP腔窄带滤波器，其特征在于，包括一微型封装滤波结构，该微型封装滤波结构通过光学微加工工艺将内部器件集成于同一微型封装体(6)内部，所述内部器件包括：FP腔(1)，其用于对输入的光信号进行窄带滤波；半导体制冷器(3)，该FP腔(1)集成于该半导体制冷器(3)上，该半导体制冷器(3)用于控制该FP腔(1)的环境温度；热敏电阻(2)，集成于该半导体制冷器(3)上，用于采集该FP腔(1)的环境温度。2.根据权利要求1所述的微型FP腔窄带滤波器，其特征在于，该微型封装滤波结构为单向输入、单向输出的封装滤波结构，所述内部器件还包括：第一光纤(51)，其部分封装于微型封装体(6)内部；第一准直器(41)，与第一光纤(51)连接；第二光纤(52)，其部分封装于微型封装体(6)内部；以及第二准直器(42)，与第二光纤(52)连接；其中，外部光信号通过该第一光纤(51)输入至第一准直器(41)，第一准直器(41)将第一光纤(51)输入的光信号进行扩束后经自由空间传输至FP腔(1)，FP腔(1)对扩束后输入的光信号进行窄带滤波后经过自由空间传输，第二准直器(42)接收FP腔(1)进行窄带滤波后传输过来的光信号，并将其耦合进第二光纤(52)输出。3.根据权利要求1所述的微型FP腔窄带滤波器，其特征在于，该微型封装滤波结构为单端口双向输入输出的封装滤波结构，所述内部器件还包括：光纤(5)，其部分封装于微型封装体(6)内部；准直器(4)，与光纤(5)连接；以及反射镜(8)，设置于FP腔(1)所在光路；其中，外部光信号通过该光纤(5)输入至准直器(4)，准直器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖胜凯，李杨，徐凭，印娟，任继刚，曹蕾，彭承志，潘建伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34