宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器、制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器、制备装置及方法，所述装置包括啁啾相位掩模板、角度调节架、光敏光纤以及聚合物涂覆设备，光敏光纤固定在角度调节架上，啁啾相位掩模板放置在与光敏光纤平行的位置上；所述方法包括：调节啁啾相位掩模板的啁啾度，以及调节紫外入射光与啁啾相位掩模板之间的倾斜角度，并控制紫外入射光的入射时间；啁啾相位掩模板将紫外入射光分束，在光敏光纤表面产生周期非均匀干涉条纹；光敏光纤吸收紫外入射光，写制出啁啾倾斜光纤光栅；采用聚合物涂覆设备对写制好的啁啾倾斜光纤光栅进行涂覆。本发明专利技术所制备的带阻滤波器，具有微型化、滤波谱宽、调谐范围大、插入损耗小、性能稳定等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种宽带带阻滤波器的设计，尤其是一种宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器，属于滤波器设计领域。
技术介绍
宽带带阻滤波器在光纤通信(如增益平坦、色散补偿等)、雷达系统与传感技术中发挥重要的作用，大范围(上百纳米)带宽可带阻调滤波可以有选择的屏蔽无用信号及背景噪声，对现代超宽带、大信息量光通信与光传感等领域的发展具有重要的研究意义和应用价值。目前在全光纤带阻滤波器开发方面，主要包括光子晶体光纤填充和光纤光栅两类方法。光子晶体填充滤波方法是基于光子晶体光纤与非光子晶体光纤之间纤芯/包层模式耦合形成干涉来实现带阻滤波。在此基础上，外界环境的变化影响填充物的有效折射率，导致干涉条纹漂移，实现滤波调谐。国内外对光子晶体光纤调谐特性研究主要包括温度、液晶、磁场、电场等调制手段。例如，中国Fang Du等人设计出用电控液晶填充的光子晶体光纤来实现可调谐带阻滤波，(文献“Electrically tunable liquid-crystal photonic crystalfiber, ”Appl.Phys.Lett.,2004,85:2181-2183)。又例如，中国 Peng Zu 等人设计出用磁控磁流体填充的光子晶体来实现可调谐带阻滤波，(文献“Magneto-optical fiber sensor basedon bandgap effect of photonic crystal fiber infiltrated with magnetic fluid, ” Appl.Phys.Lett.，2012，101:241118-241120)。其共有的不足之处在于填充后的光子晶体稳定差，极易受外界环境影响。此外，上述方式调谐装置复杂，可控制性差。光纤光栅带阻滤波方法主要集中在布拉格光栅和长周期光栅。此类器件的不足在于滤波范围窄，可调谐范围有限，并且温度、抖动等外界环境的改变对滤波器的滤波特性有很大影响。例如，澳大利亚Canning等人设计出基于变迹布拉格光栅来实现带阻滤波，(文献“Characterization ofapodized fiber Bragg gratings for rejection filter applications,，，Appl.0ptics, 1997,36:9378-9382)。此方法可现实的滤波带宽仅0.5nm，无法实现宽带滤波。又例如，美国Vengsarkar等人提出了基于长周期光纤光栅的方法来实现宽带滤波(文献“Long-periodfiber grating as band-re jection filters,，，IEEE J.Lightwave Technol., 1996,14:58-65),滤波带宽可提闻到10nm。在此基础之上，韩国Sohn等人利用在长周期光纤光棚上局部加热并且移动热源的方法实现了可调谐宽带带阻滤波器，(文献“Thermo-optically tunableband-re jection filters using mechanically formed long-period fiber gratings,，，0pt.Lett.，2005，30:2688-2690)。此方法存在调谐过程复杂且不稳定的问题，在实际应用时外界折射率的变化、光纤微弯都对滤波谱有很大影响。因此，需要提供一种开发成本低廉、稳定可靠、带宽调谐范围大、插入损耗低、全光纤集成的宽带带阻滤波器的制备方法及装置。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备装置，该装置通过灵活改变倾斜角度并配合使用不同啁啾度相位掩模板来实现带宽大范围调谐带阻滤波，制备出的滤波器具有结构微型化、制备成本低廉、插入损耗低、性能稳定的特点。本专利技术的第二个目的在于提供一种宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供一种宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器。本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到:宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备装置，其特征在于:包括啁啾相位掩模板、角度调节架、光敏光纤以及聚合物涂覆设备，所述光敏光纤固定在角度调节架上，所述啁啾相位掩模板放置在与光敏光纤平行的位置上，其中:所述啁啾相位掩模板，用于将紫外入射光分束并在光敏光纤表面产生周期非均匀干涉条纹；所述角度调节架，用于在紫外入射光与啁啾相位掩膜板之间引入倾斜角度，即在紫外入射光与啁啾相位掩膜板的法线方向引入夹角；所述光敏光纤，用于吸收透过啁啾相位掩模板的紫外入射光，在纤芯内形成永久性折射率改变，写制出啁啾倾斜光纤光栅；所述聚合物涂覆设备，用于对写制好的啁啾倾斜光纤光栅进行涂覆。作为一种优选方案，所述聚合物涂覆设备为中间向上凹、左右两边向下延伸的倒凹形结构，该倒凹形结构的中间部分放置有聚合物涂覆材料，所述光敏光纤的两端分别穿过倒凹形结构的左右两边，以光敏光纤的中心轴匀速旋转，使光敏光纤表面经过聚合物涂覆材料涂覆后的涂覆层厚度均匀一致。作为一种优选方案，所述聚合物涂覆材料的折射率大于光敏光纤包层折射率，所述光敏光纤包层折射率为1.45。作为一种优选方案，所述角度调节架的角度调节范围是O?30°。本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到:宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备方法，其特征在于包括以下步骤:I)将光敏光纤固定在角度调节架上，并将啁啾相位掩模板放置在与光敏光纤平行的位置上；2)调节啁啾相位掩模板的啁啾度，以及通过角度调节架调节紫外入射光与啁啾相位掩模板之间的倾斜角度，并控制紫外入射光的入射时间；3)在入射时，紫外入射光通过一个与紫外入射光方向为45°的反射镜后，经过聚焦透镜聚焦到啁啾相位掩模板上；4)啁啾相位掩模板将紫外入射光分束，在光敏光纤表面产生±1级干涉条纹，啁啾相位掩模板的周期线性变化，导致干涉条纹间距非均匀变化；5)光敏光纤吸收透过啁啾相位掩模板的紫外入射光,在光敏光纤的纤芯内形成永久性折射率变化，写制出光栅栅格倾斜且栅格周期非均匀的啁啾倾斜光纤光栅；6)采用聚合物涂覆设备对写制好的啁啾倾斜光纤光栅进行涂覆，得到透射谱谱线平滑的宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器。作为一种优选方案，所述紫外入射光通过激光器产生，所述激光器是准分子激光器，该激光器产生的紫外入射光是波长为193nm、能量为3mj、频率为200Hz的紫外脉冲激光。本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到:宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器，其特征在于:所述滤波器由上述制备方法制备而成。本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果:1、本专利技术装置的制备工艺简单、成本低、全光纤集成，所制备的带阻滤波器，与现有光纤带阻滤波器相比，具有微型化(I?2cm)、滤波谱宽(10?150nm)、调谐范围大(20?250nm)、插入损耗小(小于IdB)、性能稳定(对温度、应力、折射率、偏振不敏感)等优点。2、本专利技术装置及方法融合了传统啁啾光纤光栅和倾斜光纤光栅的特点，其采用啁啾相位掩膜板取代传统均匀周期相位掩模板，并通过角度调节架在紫外入射光与啁啾相位掩膜板之间引入倾斜角度，从而在光敏光纤的纤芯内写入与光敏光纤轴向存在一定倾斜角度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备装置，其特征在于：包括啁啾相位掩模板、角度调节架、光敏光纤以及聚合物涂覆设备，所述光敏光纤固定在角度调节架上，所述啁啾相位掩模板放置在与光敏光纤平行的位置上，其中：所述啁啾相位掩模板，用于将紫外入射光分束并在光敏光纤表面产生周期非均匀干涉条纹；所述角度调节架，用于在紫外入射光与啁啾相位掩膜板之间引入倾斜角度，即在紫外入射光与啁啾相位掩膜板的法线方向引入夹角；所述光敏光纤，用于吸收透过啁啾相位掩模板的紫外入射光，在纤芯内形成永久性折射率改变，写制出啁啾倾斜光纤光栅；所述聚合物涂覆设备，用于对写制好的啁啾倾斜光纤光栅进行涂覆。

【技术特征摘要】
1.宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备装置，其特征在于:包括啁啾相位掩模板、角度调节架、光敏光纤以及聚合物涂覆设备，所述光敏光纤固定在角度调节架上，所述啁啾相位掩模板放置在与光敏光纤平行的位置上，其中: 所述啁啾相位掩模板，用于将紫外入射光分束并在光敏光纤表面产生周期非均匀干涉条纹； 所述角度调节架，用于在紫外入射光与啁啾相位掩膜板之间引入倾斜角度，即在紫外入射光与啁啾相位掩膜板的法线方向引入夹角； 所述光敏光纤，用于吸收透过啁啾相位掩模板的紫外入射光，在纤芯内形成永久性折射率改变，写制出啁啾倾斜光纤光栅； 所述聚合物涂覆设备，用于对写制好的啁啾倾斜光纤光栅进行涂覆。2.根据权利要求1所述的宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备装置，其特征在于:所述聚合物涂覆设备为中间向上凹、左右两边向下延伸的倒凹形结构，该倒凹形结构的中间部分放置有聚合物涂覆材料，所述光敏光纤的两端分别穿过倒凹形结构的左右两边，以光敏光纤的中心轴匀速旋转，使光敏光纤表面经过聚合物涂覆材料涂覆后的涂覆层厚度均匀一致。3.根据权利要求2所述的宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备装置，其特征在于:所述聚合物涂覆材料的折射率大于光敏光纤包层折射率，所述光敏光纤包层折射率为 1.45。4.根据权利要求1所述的宽带调谐啁啾倾斜光纤光栅带阻滤波器的制备装置，其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭团，关柏鸥，刘甫，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44