一种电控可调谐光滤波器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种电控可调谐光滤波器，所述光滤波器由上而下依次包括有第一层结构、第二层结构和第三层结构，所述第一层结构为方形透明驱动层，所述第二层结构为方形透明波导层，所述第三层结构为基底，所述方形透明驱动层的下表面与方形透明波导层的上表面,以及方形透明波导层的下表面与平板基底的上表面均通过等离子辅助键合方式连接。通过电压控制压电陶瓷伸缩，驱动不同比例液体进入微环，改变环内液体折射率，从而基于M‑Z滤波器原理滤出不同波长的光，实现可调谐滤波功能。

An Electronically Controlled Tunable Optical Filter

The utility model proposes an electronically controlled tunable optical filter, which comprises a first layer structure, a second layer structure and a third layer structure from top to bottom. The first layer structure is a square transparent driving layer, the second layer structure is a square transparent waveguide layer, the third layer structure is a base, the lower surface of the square transparent driving layer and the square transparent waveguide. The upper surface of the layer and the lower surface of the square transparent waveguide layer are connected with the upper surface of the flat substrate by plasma-assisted bonding. By controlling the expansion of piezoelectric ceramics by voltage, different proportion of liquid is driven into the micro-ring, and the refractive index of liquid in the ring is changed. The light of different wavelengths is filtered out based on the principle of M_Z filter, and the tunable filter function is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种电控可调谐光滤波器
本技术涉及一种基于微流控技术的电控可调光滤波器，具体的说是一种电控可调谐光滤波器，属于光通信、光电子器件

技术介绍
可调谐光滤波器是智能化光网络中的一种重要的光无源器件，是光纤通信系统中的关键部件，并广泛应用于波分复用系统(简称WDM/DWDM)的解波分复用阶段。现有的可调谐光滤波器有机械型F-P腔型滤波器，声光可调谐滤波器，介质膜干涉滤波器，微环滤波器，马赫曾德尔滤波器，AWG（阵列波导）型等。其中，机械型可调谐光滤波器发展最成熟，但是，其体积大，结构复杂，难以集成。近年来利用微机械技术制造的可调谐光滤波器具有体积小、重量轻、能耗小等优点，但其在抗击机械摩擦、磨损或震动等方面存在不足之处，响应速度也不快。而其它类型可调谐光滤波器普遍存在结构复杂、插入损耗大、响应速度慢的问题，而且技术尚不成熟，因此商用产品极少。微流控光学(Optofluidics)是光学、光子学、光电子学、微流体技术相结合而形成的新兴学科，它利用微/纳升液体来创建可调的光学系统。微流控光器件具有体积小、易集成、灵活可调等特点，必将成为新型光通讯器件众多解决方案中有力的竞争者之一。目前国内、外有关微流控可调谐光滤波器的研究报道很少。将MZ臂结合微环的滤波器有一些，但是固定的结构，只能滤出预先设计好的特定的波长，无法实现连续可调的功能。
技术实现思路
本技术旨在提出一种基于微流控技术的电控可调谐光滤波器,将微流控技术应用于现代光通信技术中,利用微量液体来实现光滤波器的可变滤波调节,要求体积小、响应速度快、光学性能高,且具有良好的操控性和适应性。本技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种电控可调的光滤波器，所述光滤波器由上而下依次包括有第一层结构、第二层结构和第三层结构，所述第一层结构为方形透明驱动层，所述第二层结构为方形透明波导层，所述第三层结构为基底，所述方形透明驱动层的下表面与方形透明波导层的上表面,以及方形透明波导层的下表面与平板基底的上表面均通过等离子辅助键合方式连接。优选地，所述第一层结构包括进液微流道、流体驱动泵和储液管，所述进液微流道和储液管分别设置于流体驱动泵的上方，进液微流道包括第一分叉端、第二分叉端和第三分叉端，进液微流道的第一分叉端与第二分叉端分别与储液管连接，每个储液管中分别注有不同折射率的液体。优选地，所述流体驱动泵包括压电陶瓷、活塞薄片和电源线，所述压电陶瓷与活塞薄片粘接在一起，所述压电陶瓷通过电源线与外部电源电性连接。优选地，所述活塞薄片为绝缘活塞薄片。优选地，所述第二层结构包括微环、出液微流道、废液池、光波导和废液出口流道，其中光波导与微环在同一水平面上且间隙设置，进液微流道的第三分叉端与微环的入口处相接，完成液体的注入。优选地，所述光波导的形状为MZ双臂形状。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术属于微流控光器件，能够很好地解决现有技术中存在的问题，优于目前一般可变光滤波器，具有良好的操控性，且结构简单，体积小，易制作，而且解决了通常微流控器件中响应速度慢、结构复杂、物理/化学性质不够稳定等问题。本技术方案为寻求体积小、性能高、易集成、灵活可调的新型光通讯器件提供了新的思路,具有重要的技术价值和应用前景。本技术方案将基于压电陶瓷的电控流体驱动技术与微流控光学技术应用于现代光通信技术中，为研制微流控光滤波器提供了一种新方法。该技术方案所设计的基于压电陶瓷的电控流体驱动技术，不仅可用于所专利技术的可调谐光滤波器，还可以用于其它微流控器件，有助于微流控技术的发展。本技术方案创新之处包括：将微流控技术应用于光通信领域，利用微量液体调控混合浓度，开辟了微流控光滤波器研制的新方法。针对目前微流控光滤波器中的结构复杂、响应速度慢、稳定性不够好的问题，提出基于压电陶瓷的电控微流控光滤波器，可以解决上述问题。新颖而简单的结构设计，使得一些性能如：滤波范围、回波损耗等优于目前的一般可调谐光滤波器，具有良好的操控性，滤波效果好、响应快、插入损耗小且结构简单、体积小、易制作、可集成。附图说明图1为本技术一种电控可调的光滤波器的结构示意图。图2为本技术一种电控可调的光滤波器的方形透明波导层工作原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明：本实施例提出了一种电控可调的光滤波器，如图1和图2所示，所述光滤波器由上而下依次包括有第一层结构1、第二层结构2和第三层结构3。所述第一层结构1为方形透明驱动层，所述第二层结构2为方形透明波导层，所述第三层结构3为基底，所述方形透明驱动层的下表面与方形透明波导层的上表面,以及方形透明波导层的下表面与平板基底的上表面均通过等离子辅助键合方式连接。所述第一层结构1包括进液微流道11、流体驱动泵和储液管12，所述进液微流道11和储液管12分别设置于流体驱动泵的上方，进液微流道包括第一分叉端、第二分叉端和第三分叉端，进液微流道的第一分叉端与第二分叉端分别与储液管连接，每个储液管中分别注有不同折射率的液体。所述流体驱动泵包括压电陶瓷13、活塞薄片14和电源线15，所述压电陶瓷13与活塞薄片14粘接在一起，所述压电陶瓷13通过电源线15与外部电源电性连接，在本技术方案中，所述活塞薄片14为绝缘活塞薄片。流体驱动泵为基于压电陶瓷的电控器件，压电陶瓷具有很高的敏感性，响应速度快，且具有频率稳定性好、精度高、体积小、不吸潮、寿命长等特点。通过电压控制压电陶瓷伸缩，驱动不同比例液体进入微环，改变环内液体折射率，从而基于M-Z滤波器原理滤出不同波长的光，实现可调谐滤波功能。压电陶瓷通过电源线与外部电源连接，打开电源，利用逆压电效应，施加不同的电压控制压电陶瓷的伸缩长度，通过活塞驱动液体流动，实现不同比例液体的混合进入微环，改变环中液体折射率，滤出满足不同谐振波长的光。所述第二层结构2包括微环21、出液微流道22、废液池23、光波导24和废液出口流道25，其中光波导24与微环21在同一水平面上且间隙设置，进液微流道的第三分叉端与微环的入口处相接，完成液体的注入，在本技术方案中，所述光波导的形状为MZ双臂形状。本技术方案具体操作与工作原理为：光从波导入射，被MZ双臂分成两部分，一部分光在上臂中传播，另一部分在下臂中传输。由于MZ上臂与微环相耦合，因此在上臂传输的光中满足微环谐振波长的光会进入微环，与其他不满足谐振的光会产生π的相位差，在MZ臂合并处之前被分开的两束光会相遇，发生干涉现象，由于满足微环谐振波长的光与其他波长的光有相位差，干涉后便可以滤出此波长的光，实现滤波功能。改变压电陶瓷上施加的电压，便可以调节进入微环的不同液体的比例，即可以改变微环中混合液体的折射率，因此可以改变满足微环谐振条件的光波长，这样便可以滤出不同波长的光。不断改变施加在压电陶瓷上的电压，可以调整微环中液体的折射率，改变进入微环的光，便可以不断滤出相应波长的光。总而言之，通过控制施加在压电陶瓷上的电压，调节微环中液体的折射率，来实现可调谐滤波功能。该光滤波器具有结构简单、体积小、可集成、响应速度快、成本低、可操控性好、滤波范围大、插入损耗小的优点，易转化为产品，具有重要的技术价值与较好的应用前景。以上所述，仅为本技术中的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电控可调谐光滤波器，其特征在于：所述光滤波器由上而下依次包括有第一层结构（1）、第二层结构（2）和第三层结构（3），所述第一层结构（1）为方形透明驱动层，所述第二层结构（2）为方形透明波导层，所述第三层结构（3）为基底，所述方形透明驱动层的下表面与方形透明波导层的上表面,以及方形透明波导层的下表面与平板基底的上表面均通过等离子辅助键合方式连接。

【技术特征摘要】
1.一种电控可调谐光滤波器，其特征在于：所述光滤波器由上而下依次包括有第一层结构（1）、第二层结构（2）和第三层结构（3），所述第一层结构（1）为方形透明驱动层，所述第二层结构（2）为方形透明波导层，所述第三层结构（3）为基底，所述方形透明驱动层的下表面与方形透明波导层的上表面,以及方形透明波导层的下表面与平板基底的上表面均通过等离子辅助键合方式连接。2.根据权利要求1所述的一种电控可调谐光滤波器，其特征在于：所述第一层结构（1）包括进液微流道（11）、流体驱动泵和储液管（12），所述进液微流道（11）和储液管（12）分别设置于流体驱动泵的上方，进液微流道包括第一分叉端、第二分叉端和第三分叉端，进液微流道的第一分叉端与第二分叉端分别与储液管连接，每个储液管中分别注有不同折射率的液体。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙枫，呙明贤，王兆松，苗江云，万静，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32