基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器制造技术

本发明专利技术公开了基于压电单晶逆压电效应的高速光纤法布里珀罗可调谐滤波器，包括两根端面对准

【技术实现步骤摘要】
基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器


[0001]本专利技术涉及光纤元件领域，特别是基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器
。

技术介绍

[0002]光学元件的波长调谐是光学中的一个重要问题，快速可调谐滤波器在各种应用中发挥着至关重要的作用，包括可调谐激光器
、
高速光通信
、
快速解调仪
、
快速光谱仪
。
[0003]其中，光纤型法布里佩罗可调滤波器
(FFPTF)
具有高分辨率和低光插入损耗，紧凑的尺寸也为
FP
滤波器的集成化和便携性提供了一种可靠的解决方案
。
对于许多应用来说，例如快速光谱仪和快速解调仪，高速可调滤波器是其中的关键部件
。
然而，目前
FFPTF
主要是用
PZT
等压电陶瓷实现的，其介电损耗较大，机电耦合系数较小，一般只有几十千赫兹的速率调谐
。
由于
PZT
材料本身的铁电性，其不可避免地会产生蠕变和迟滞效应
,
严重影响了可调谐滤波器的线性度和可重复性
。
因此，为了提高定位精度和重复性，必须采用闭环控制，补偿迟滞蠕变的影响
。
常用的方法是使用
P ID
循环电路，但是这往往增加了系统的成本，也增加了系统的复杂性
。
此外，
PZT
的居里温度很低，大约只有
300℃
左右，热稳定性差，因此限制了应用
。
此外，它含有铅，对环境和人类都不友好
。
欧盟禁铅令颁布以来，虽然围绕
BaT i O3
等无铅压电陶瓷已经完成了大量工作，但也存在相当大的滞后性
。
另外，
PMN
‑
PT
和
PVDF
等其他压电材料也可作为选择
。
然而，
PMN
‑
PT
价格昂贵且含有铅，而
PVDF
是柔性的压电材料，机械强度较差
。
[0004]相对于压电陶瓷，压电单晶如铌酸锂
、
钽酸锂等具有机电耦合系数大
、
居里温度高
、
迟滞低
、
蠕变低等压电性能，是一种很有优势的压电材料
。
一些工作已经研究了铌酸锂压电器件，如超声换能器和光弹强度调制器
。
然而，由于组装和加工的困难
,
铌酸锂从未作为位移致动器集成在紧凑的全光纤器件中
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器
。
[0006]实现上述目的本专利技术的技术方案为，基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器，包括两根端面对准
、
平行的光纤，分别置于两片压电单晶片的上表面，构成一个腔长可随压电单晶片输出位移而变化的
FP
可调谐滤波器
。
[0007]所述的光纤可以是单模
、
多模
、
扩芯或特种光纤
。
[0008]所述的光纤端面可以镀高反射率薄膜或利用端面本身的反射率
。
[0009]所述的光纤端面可以是平面
、
凹面
、
球面
、
扩芯面
、
熔接面或制作了聚合物微透镜的端面
。
[0010]所述的压电单晶片可以采用除压电陶瓷以外的压电材料，包括但不限于铌酸锂
、
钽酸锂等，利用这些材料的逆压电效应制作压电致动器
。
[0011]所述的两根端面对准
、
平行的光纤，可以通过包括但不限于紫外胶
、
热固胶
、
石蜡
、
焊料等粘结材料，直接粘在压电片的上表面
。
也可以使用包括但不限于陶瓷插芯等夹具来配合，间接地粘在压电片的上表面
。
[0012]所述的压电单晶片，可以通过紫外胶
、
热固胶
、
石蜡
、
焊料等粘结层，直接附着在衬底的上表面，该衬底可以是但不限于玻璃
、
陶瓷
、
塑料等
。
还可以通过设计合适的夹具对压电片进行夹持固定
。
[0013]所述的压电单晶片由电场驱动，该电场可通过在压电片的上下表面镀制包括但不限于金
、
银
、
铜等金属，然后向电极接通电流实现
。
也可以在压电片下方的衬底上镀制底电极
。
[0014]利用本专利技术的技术方案制作的基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器，通过使用压电单晶片制作的位移致动器，来提高滤波器的调谐速度
、
线性度和重复性，无需任何反馈电路
。
相对于现有的基于压电陶瓷的光纤
FP
可调谐滤波器，更适合用于高速
、
高精度的应用场景，如光通信系统
、
可调谐激光器
、
快速光谱仪
、
快速解调仪
。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器的一种直接将光纤粘接在压电片上的结构；
[0016]图2是本专利技术的基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器的一种间接将光纤粘接在压电片上的结构；
[0017]图中，
1、
光纤；
2、
压电单晶片；
3、
陶瓷插芯；
4、
插芯套管；
5、
玻璃衬底
。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术进行具体描述，如图1‑2所示，一种基于压电单晶片2的高速光纤
1FP
可调谐滤波器，包括两根端面对准
、
平行的光纤1，分别置于两片压电单晶片2的上表面，构成一个腔长可随压电单晶片2输出位移而变化的可调谐
FP
滤波器；所述的光纤1可以是单模
、
多模
、
扩芯或特种光纤1；所述的光纤1端面可以镀高反射率薄膜或利用端面本身的反射率；所述的光纤1端面可以是平面
、
凹面
、
球面
、
扩芯面
、
熔接面或制作了聚合物微透镜的端面；所述的压电单晶片2可以采用除压电陶瓷以外的压电材料，包括但不限于铌酸锂
、
钽酸锂等，利用这些材料的逆压电效应制作压电致动器；所述的两根端面对准
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器
。
包括两根端面对准
、
平行的光纤，分别置于两片压电单晶片的上表面，构成一个腔长可随压电单晶片输出位移而变化的
FP
可调谐滤波器
。2.
根据权利要求1所述的基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器，其特征在于：所述的光纤可以是单模
、
多模
、
扩芯或特种光纤
。3.
根据权利要求1所述的基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器，其特征在于：所述的光纤端面可以镀高反射率薄膜或利用端面本身的反射率
。4.
根据权利要求1所述的基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器，其特征在于：所述的光纤端面可以是平面
、
凹面
、
球面
、
扩芯面
、
熔接面或制作了聚合物微透镜的端面
。5.
根据权利要求1所述的基于压电单晶逆压电效应的高速法布里珀罗可调滤波器，其特征在于：所述的压电单晶片可以采用除压电陶瓷以外的压电材料，包括但不限于铌酸锂
、
钽酸锂等，利用这些材料的逆压电效应制作压电致动器
。6.

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞，童宏伟，熊毅丰，陈烨，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：