一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器及其制备方法，包括：单模光纤、直波导、微环波导以及短管碳纳米管纳米薄膜；单模光纤包括一光纤端面，单模光纤用于接收经过谐振增强的光信号，并进行输出；直波导设置在光纤端面上，用于传输光信号；微环波导设置在光纤端面上，并与直波导间存在一耦合间隙，微环波导根据特定波长对通过直波导的光信号进行选择，并对选择的光信号进行谐振增强，微环波导上涂敷有短管碳纳米管纳米膜，用于吸收热量。本发明专利技术用于解决现有的光滤波器调谐效率较低、集成难度大等的技术问题，从而达到相比于现有片上可调谐滤波器具有更简单的集成方法、更广阔的调谐范围和更快的响应速度的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及滤波器制备
，具体涉及一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器及其制备方法。

技术介绍

[0002]全光微环可调谐滤波器技术是一种利用光学微环谐振器件实现可调谐滤波器的技术，与传统的微波集成电路技术不同，该技术使用光学谐振器件来实现滤波器的可调节性，通常由一个环形光波导和在其上的光学谐振腔构成，具有类似于传输线的谐振特性。可以通过改变光波导或谐振腔的热光效应，从而改变谐振频率和带宽，实现滤波器的可调节性。
[0003]随着光通信的普及和发展,光滤波器作为光纤通信及光网络中最基础的元器件之一，需求量巨大且应用范围广泛，其技术水平和产量大小会对光网络的发展产生直接影响，可调谐滤波器具有提高光通道的灵活选择性和降低光器件的工作成本的优点。
[0004]光滤波器作为波分复用(WDM)光通信系统和传感系统中的关键器件之一，这些年得到了快速的发展。其中，在片上利用微环谐振器制作光滤波器逐渐成为一个重要的应用。但是随着应用场景的增加，现有的光滤波器逐渐暴露出了许多缺点，例如在片上集成难度大、调谐难度大、稳定性不够好、噪声大以及在高功率情况下其调谐效率较低等。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器及其制备方法，用于解决现有的光滤波器调谐效率较低、集成难度大等的技术问题，从而达到相比于现有片上可调谐滤波器具有更简单的集成方法、更广阔的调谐范围和更快的响应速度的目的。
[0006]为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，包括：
[0008]单模光纤，包括一光纤端面，所述单模光纤用于接收经过谐振增强的光信号，并进行输出；
[0009]直波导，设置在所述光纤端面上，用于传输光信号；
[0010]微环波导，设置在所述光纤端面上，并与所述直波导间存在一耦合间隙，所述微环波导根据特定波长对通过所述直波导的光信号进行选择，并对选择的光信号进行谐振增强，所述微环波导上涂敷有短管碳纳米管纳米膜，用于吸收热量。
[0011]作为本专利技术优选的实施方式，所述短管碳纳米管纳米膜涂敷在所述微环波导远离所述直波导的半个微环波导表面上。
[0012]作为本专利技术优选的实施方式，所述直波导包括一输入端和一输出端，所述输入端用于接收光信号，所述输出端用于输出光信号。
[0013]作为本专利技术优选的实施方式，所述微环波导和所述直波导基于所述耦合间隙形成一耦合区，当光信号从所述直波导的输入端进入到达所述耦合区时，特定波长的光信号会向所述微环波导耦合，并沿着所述微环波导传播，而剩下的光信号则从所述直波导的输出端输出。
[0014]作为本专利技术优选的实施方式，所述微环波导包括一环形腔，所述特定波长的光信号沿着所述微环波导传播一周后，在所述环形腔内产生谐振增强。
[0015]作为本专利技术优选的实施方式，所述直波导的高度和宽度为3
‑
5μm，所述微环波导的高度和宽度与所述直波导保持一致。
[0016]作为本专利技术优选的实施方式，所述微环波导的内径为13
‑
17μm，外径为16
‑
20μm。
[0017]作为本专利技术优选的实施方式，所述耦合间隙为0.3
‑
0.5μm。
[0018]一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器的制备方法，包括以下步骤：
[0019]提供一单模光纤，并对所述单模光纤进行切割获得一平滑的光纤端面；
[0020]将所述光纤端面浸于光刻胶内，并进行激光直写，在所述光纤端面上制造出具有耦合间隙的直波导和微环波导；
[0021]对所述直波导和所述微环波导进行清洗，将所述直波导以及靠近所述直波导的半个微环波导进行遮挡后，在所述微环波导表面上喷涂短管碳纳米管溶液，在远离所述直波导的半个微环波导表面上形成短管碳纳米管纳米膜，得到所述混合波导滤波器。
[0022]作为本专利技术优选的实施方式，在所述微环波导表面上喷涂短管碳纳米管溶液时，包括：
[0023]将短管碳纳米管和无水乙醇初步混合后，利用超声波进行震荡混合，形成浓度为0.001
‑
0.003mg/ml的短管碳纳米管溶液，利用喷壶在距离所述微环波导2
‑
3厘米的位置，垂直向下喷涂所述短管碳纳米管溶液。
[0024]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0025](1)本专利技术在单模光纤端面结合聚合物材料及双光子聚合工艺加工，形成三维立体结构，相比传统的片上可调谐滤波器采用了新的集成工艺、结构和镀膜材料，提高了灵敏度等相关性能参数；
[0026](2)本专利技术相比于现有片上可调谐滤波器具有更简单的集成方法、更广阔的调谐范围和更快的响应速度，克服了现有片上可调谐滤波器效率低、集成难度大等缺点，满足该类可调谐滤波器在全光控制领域的应用；
[0027](3)本专利技术通过改进微环波导(谐振器)的结构和短管碳纳米管的厚度，进而改变结构对光的调控，可以有效地增加光谱调谐范围和器件的响应速度；另外，采用双光子聚合工艺可以更快更简单的实现器件的加工，使器件具有更高的精度和灵敏度。
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
附图说明
[0029]图1
‑
是本专利技术实施例的混合波导滤波器的结构示意图；
[0030]图2
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是本专利技术实施例的微环波导和直波导的结构示意图；
[0031]图3
‑
是本专利技术实施例的混合波导滤波器制备过程示意图；
[0032]图4
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是本专利技术实施例的室温下在0～18mW的980nm泵浦激光范围内混合波导滤波
器的透射光谱图；
[0033]图5
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是本专利技术实施例的泵浦功率与波长偏移的线性关系图；
[0034]图6
‑
是本专利技术实施例的24℃～26.5℃的温度范围内混合波导滤波器的透射光谱图；
[0035]图7
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是本专利技术实施例的温度变化与波长偏移的线性关系图；
[0036]图8
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是本专利技术实施例的混合波导滤波器的实物图；
[0037]图9
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是本专利技术实施例的基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器的制备方法步骤图。
[0038]附图标号说明：1、单模光纤；2、直波导；3、微环波导；4、光纤端面；5、短管碳纳米管纳米膜；6、耦合间隙；7、输入端；8、输出端；9、耦合区；10、三维位移平台；11、物镜；12、载玻片；13、光刻胶；14、光纤固定管。
具体实施方式
[0039]本专利技术所提供的基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，如图1所示，包括：单模光纤1、直波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，其特征在于，包括：单模光纤，包括一光纤端面，所述单模光纤用于接收经过谐振增强的光信号，并进行输出；直波导，设置在所述光纤端面上，用于传输光信号；微环波导，设置在所述光纤端面上，并与所述直波导间存在一耦合间隙，所述微环波导根据特定波长对通过所述直波导的光信号进行选择，并对选择的光信号进行谐振增强，所述微环波导上涂敷有短管碳纳米管纳米膜，用于吸收热量。2.根据权利要求1所述的基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，其特征在于，所述短管碳纳米管纳米膜涂敷在所述微环波导远离所述直波导的半个微环波导表面上。3.根据权利要求1所述的基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，其特征在于，所述直波导包括一输入端和一输出端，所述输入端用于接收光信号，所述输出端用于输出光信号。4.根据权利要求3所述的基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，其特征在于，所述微环波导和所述直波导基于所述耦合间隙形成一耦合区，当光信号从所述直波导的输入端进入到达所述耦合区时，特定波长的光信号会向所述微环波导耦合，并沿着所述微环波导传播，而剩下的光信号则从所述直波导的输出端输出。5.根据权利要求4所述的基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，其特征在于，所述微环波导包括一环形腔，所述特定波长的光信号沿着所述微环波导传播一周后，在所述环形腔内产生谐振增强。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的基于短管碳纳米管纳米膜的混合波导滤波器，其特征在于，所述直波导的高度和宽度为3
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【专利技术属性】
技术研发人员：董波，杨柳，邵棋，张森鹏，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：