一种可调超窄带光纤滤波器制造技术

本发明专利技术提供了一种可调超窄带光纤滤波器。所述光纤滤波器由两个或两个以上的光纤环级联而成，每一个光纤环是由两个光纤耦合器通过两对端口对应连接形成的环状光纤结构；在至少一个光纤环上设有增益单元，所述增益单元一方面与形成环状光纤结构的两个光纤耦合器的其中一对端口分别相接，另一方面与泵浦单元相接；所述泵浦单元用于提供泵浦光，所述泵浦单元和所述增益单元共同作用为输入所述光纤滤波器的信号光提供增益。本发明专利技术所提供的可调超窄带光纤滤波器，可同时实现高透射率、超窄带滤波和大自由光谱范围，且透射率和滤波带宽可调，非常适合于光纤激光器的单纵模选取，在单纵模光纤激光器领域具有潜在的应用价值。纵模光纤激光器领域具有潜在的应用价值。纵模光纤激光器领域具有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种可调超窄带光纤滤波器


[0001]本专利技术涉及光纤滤波器、光纤激光器等领域，具体地说是一种可调超窄带光纤滤波器。

技术介绍

[0002]单纵模光纤激光器在高速相干光通信、高精度超长距离光纤传感、高精度光谱分析、非线性频率转换、微波光子学等领域具有极大的应用前景和巨大的经济价值。高性能单纵模光纤激光器的研究及其实用化将推动一系列重要科学技术的发展和社会科技化程度的进步。然而，目前高性能单纵模光纤激光器大多还停留在实验室研究阶段，实用化的产品大多是性能单一、面向科研的非量化产品，仍需研究者们进一步共同努力来推动其不断发展。对于诸多可以实现单纵模输出的光纤激光器技术方案，大致分为两类，一类为基于超短腔结构的单纵模光纤激光器，一类为使用超窄带滤波器的长腔单纵模光纤激光器。超短腔结构简单，但其输出功率低、噪声高、功能拓展性偏差。长腔结构在实现单纵模激光输出基础上，更加易于实现超窄线宽和高功率，而且功能可拓展性强，有望实现各种不同类型的输出特性，如宽带可调谐、多波长、波长可切换、波长扫描、调Q等。对于长腔结构的单纵模光纤激光器，其中关键技术为超窄带的光学滤波器的研制，尤其是可以直接进行单纵模选择的带宽可调超窄带滤波器。
[0003]目前，可以直接用于单纵模选择的超窄带滤波器主要包括基于光纤光栅的超窄带滤波器(如光纤光栅法布里
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珀罗滤波器、啁啾莫尔光纤光栅滤波器、相移光纤光栅滤波器等)和光纤法布里
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珀罗滤波器。然而，这两类滤波器要么制作困难、重复性差，要么价格昂贵、不实用。基于光纤环形腔的滤波器使用低成本的光纤耦合器制作，通过级联、嵌套等方式构成复合环形腔滤波器，可以制作低成本的大自由光谱范围的超窄带光纤滤波器，直接用于光纤激光器的单纵模选取。但是，一般这种滤波器的带宽和透射率是成反比的，实现超窄带滤波往往伴随着透射率的降低，严重影响整体光纤激光器的Q值，从而影响激光输出线宽或功率特性。因此，如何能同时得到超窄带滤波和高透射率对于光纤环形腔滤波器的应用至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是提供一种可调超窄带光纤滤波器，该滤波器可同时实现高透射率、超窄带滤波和大自由光谱范围，同时具有高透射率和滤波带宽可调及低成本的优点。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：一种可调超窄带光纤滤波器，所述光纤滤波器由两个或两个以上的光纤环级联而成，每一个光纤环是由两个光纤耦合器通过两对端口对应连接形成的环状光纤结构；在至少一个光纤环上设有增益单元，所述增益单元一方面与形成环状光纤结构的两个光纤耦合器的其中一对端口分别相接，另一方面与泵浦单元相接；所述泵浦单元用于提供泵浦光，所述泵浦单元和所述增益单元共同作用为输入所述光纤滤波器的信号光提供增益。
[0006]优选的，所述光纤滤波器由两个光纤环级联而成，在两个光纤环上均设有增益单元；具体地，所述光纤滤波器包括第一光纤耦合器101、第二光纤耦合器102、第三光纤耦合器103、第四光纤耦合器104、第一增益单元105、第二增益单元106和泵浦单元107；所述第一光纤耦合器101的2端口作为信号光的输入端口；所述第一光纤耦合器101的1端口与所述第二光纤耦合器102的2端口相接，所述第一光纤耦合器101的3端口与所述第一增益单元105的输入端口P1相接，所述第一增益单元105的输出端口P2与所述第二光纤耦合器102的4端口相接，由此形成第一光纤环100；所述第二光纤耦合器102的1端口与所述第三光纤耦合器103的2端口连接；所述第三光纤耦合器103的1端口与所述第四光纤耦合器104的2端口连接，所述第三光纤耦合器103的3端口与所述第二增益单元106的输入端口P3相接，所述第二增益单元106的输出端口P4与所述第四光纤耦合器104的4端口相接，由此形成第二光纤环200；所述第一增益单元105的P01端口与所述泵浦单元107的P03端口连接，所述第二增益单元106的P02端口与所述泵浦单元107的P04端口连接；所述第四光纤耦合器104的1端口作为信号光的输出端口；所述第一光纤耦合器101的4端口、所述第二光纤耦合器102的3端口、所述第三光纤耦合器103的4端口以及所述第四光纤耦合器104的3端口均空置并做打结处理。
[0007]上述方案中，所述泵浦单元107包括第五光纤耦合器301和泵浦激光器302；所述第五光纤耦合器301的1端口和2端口分别作为所述泵浦单元107的P04和P03端口，所述第五光纤耦合器301的4端口与所述泵浦激光器302的输出端口连接，所述第五光纤耦合器301的3端口空置并做打结处理。
[0008]另一个方案中，所述光纤滤波器由两个光纤环级联而成，但仅在其中一个光纤环上设有增益单元。
[0009]第一增益单元105和第二增益单元106具有相同的结构，均包括稀土掺杂增益光纤201和波分复用器202；所述波分复用器202包括单光纤端和双光纤端，所述双光纤端包括信号光端口和泵浦光端口；所述稀土掺杂增益光纤201的一端作为所述第一增益单元105(第二增益单元106)的P1(P3)端口，所述稀土掺杂增益光纤201的另一端与所述波分复用器202的所述单光纤端连接；所述波分复用器202的所述双光纤端的所述信号光端口作为所述第一增益单元105(第二增益单元106)的P2(P4)端口；所述波分复用器202的所述双光纤端的所述泵浦光端口作为所述第一增益单元105(第二增益单元106)的P01(P02)端口。
[0010]所述第一光纤耦合器101、第二光纤耦合器102、第三光纤耦合器103、第四光纤耦合器104、第一增益单元105、第二增益单元106和泵浦单元107各端口之间的连接优选为光纤熔接机熔接连接(简称熔接连接)，也可以为活动连接器连接(简称连接器连接)。
[0011]优选的，所述第一光纤耦合器101、第二光纤耦合器102、第三光纤耦合器103、第四光纤耦合器104的工作波长为1550nm，且耦合比为10％:90％；根据需要滤波的波段的不同，所述第一光纤耦合器101、第二光纤耦合器102、第三光纤耦合器103、第四光纤耦合器104也可以选择为工作在其他波长处的光纤耦合器，且耦合比也可以根据需要进行选择。
[0012]所述第一光纤耦合器101、所述第二光纤耦合器102及所述第一增益单元105构成第一光纤环100；所述第三光纤耦合器103、所述第四光纤耦合器104及所述第二增益单元106构成第二光纤环200；所述第一光纤环100与所述第二光纤环200的环长及环长差需要根据滤波特性及理论计算和实验确定。
[0013]所述稀土掺杂增益光纤201为掺铒增益光纤或铒镱共掺增益光纤。所述稀土掺杂
增益光纤201也可以根据需要滤波的波段更换为掺镱增益光纤、掺铥增益光纤或其他可能的稀土掺杂增益光纤；所述稀土掺杂增益光纤201的长度及特性参数需要通过理论计算和实验确定；所述波分复用器202的选择需要根据所述信号光和所述泵浦光的波长来确定。
[0014]优选的，所述第五光纤耦合器301本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调超窄带光纤滤波器，其特征是，所述光纤滤波器由两个或两个以上的光纤环级联而成，每一个光纤环是由两个光纤耦合器通过两对端口对应连接形成的环状光纤结构；在至少一个光纤环上设有增益单元，所述增益单元一方面与形成环状光纤结构的两个光纤耦合器的其中一对端口分别相接，另一方面与泵浦单元相接；所述泵浦单元用于提供泵浦光，所述泵浦单元和所述增益单元共同作用为输入所述光纤滤波器的信号光提供增益。2.根据权利要求1所述的可调超窄带光纤滤波器，其特征是，所述光纤滤波器由两个光纤环级联而成，在两个光纤环上均设有增益单元；具体地，所述光纤滤波器包括第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器、第一增益单元、第二增益单元和泵浦单元；所述第一光纤耦合器的2端口作为信号光的输入端口；所述第一光纤耦合器的1端口与所述第二光纤耦合器的2端口相接，所述第一光纤耦合器的3端口与所述第一增益单元的输入端口P1相接，所述第一增益单元的输出端口P2与所述第二光纤耦合器的4端口相接，由此形成第一光纤环；所述第二光纤耦合器的1端口与所述第三光纤耦合器的2端口连接；所述第三光纤耦合器的1端口与所述第四光纤耦合器的2端口连接，所述第三光纤耦合器的3端口与所述第二增益单元的输入端口P3相接，所述第二增益单元的输出端口P4与所述第四光纤耦合器的4端口相接，由此形成第二光纤环；所述第一增益单元的P01端口与所述泵浦单元的P03端口连接，所述第二增益单元的P02端口与所述泵浦单元的P04端口连接；所述第四光纤耦合器的1端口作为信号光的输出端口；所述第一光纤耦合器的4端口、所述第二光纤耦合器的3端口、所述第三光纤耦合器的4端口以及所述第四光纤耦合器的3端口均空置并做打结处理。3.根据权利要求2所述的可调超窄带光纤滤波器，其特征是，所述泵浦单元包括第五光纤耦合器和泵浦激光器；所述第五光纤耦合器的1端口和2端口分别作为所述泵浦单元的P04端口和P03端口，所述第五光纤耦合器的4端口与所述泵浦激光器的输出端口连接，所述第五光纤耦合器的3端口空置并做打结处理。4.根据权利要求3所述的可调超窄带光纤滤波器，其特征是，所述第五光纤耦合器为工作在所述泵浦激光器输出激光波长处，且耦合比为50％:50％。5.根据权利要求1所述的可调超窄带光纤滤波器，其特征是，所述光纤滤波器由两个光纤环级联而成，仅在其中一个光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亭，孙威威，韦达，毕文文，姚晓天，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：