一种啁啾光纤光栅的制备装置、制备方法及光纤滤波器

文档序号:43736324发布日期:2025-11-14 21:26阅读:49来源:国知局
技术简介:
本发明针对传统光纤滤波器带宽窄、稳定性差的问题,通过飞秒激光直写技术结合精确控制,制备出初始周期和啁啾率可调的啁啾光纤光栅,实现超宽带滤波功能。
关键词:啁啾光纤光栅,飞秒激光直写,超宽带滤波器

本发明涉及光纤通信,尤其涉及的是一种啁啾光纤光栅的制备装置、制备方法及光纤滤波器。


背景技术:

1、传统的光纤布拉格光栅由于受到光栅周期调制范围和反射谱特性的限制,其带宽通常在几个纳米以内。通过啁啾设计虽然可以扩展带宽至几十纳米,但在大带宽条件下易出现反射率下降、副瓣增强和色散过大等问题。长周期光纤光栅在透射型滤波方面具备一定的带宽调节能力,但由于其对环境参量较为敏感,导致实际滤波的稳定性不足。干涉型结构虽然可以通过设计多个腔长或多路径干涉实现带宽扩展,但其结构复杂,难以稳定集成,且同样对环境扰动较为敏感,因此目前的光纤滤波器还无法实现更宽范围的滤波功能。

2、因此,现有技术有待于进一步的改进。


技术实现思路

1、鉴于上述现有技术中的不足之处,本发明的目的在于提供一种啁啾光纤光栅的制备装置、制备方法及光纤滤波器,以克服现有技术中的光纤滤波器滤波功能不足的缺陷。

2、第一方面,本申请提供了一种啁啾光纤光栅的制备装置,其中,包括:

3、飞秒激光器,用于输出飞秒激光脉冲信号;

4、功率衰减模块,设置在所述飞秒激光的光路上,用于对所述飞秒激光脉冲信号进行功率衰减调节,得到调节后的调制光信号;

5、聚焦物镜,设置在所述调制光信号的光路上,对所述调制光信号进行聚焦,得到聚焦光;

6、单模光纤,设置在所述聚焦光的光路上,用于接收所述聚焦光,所述聚焦光进入所述单模光纤的纤芯;

7、控制组件,用于控制所述单模光纤的移动位置,以使得所述单模光纤按照预设移动路径运动,以及控制所述飞秒激光器发出飞秒激光脉冲信号的频率,以使得所述聚焦光在所述单模光纤的光芯内光刻出至少一个光栅周期,得到啁啾光纤光栅。

8、可选地,还包括位于所述单模光纤上方的成像相机和设置在所述单模光纤的下方照明光源;

9、所述照明光源和成像相机,用于对单模光纤的纤芯成像。

10、可选地,所述调制光信号的光路上还设置有半反半透镜;所述半反半透镜设置在所述聚焦物镜和成像相机之间,用于将接收到的调制光信号反射至所述聚焦物镜的同时,还用于接收所述单模光纤的纤芯内部透射出的照明光束,并将所述照明光束传输至所述成像相机。

11、可选地,所述控制组件包括:上位机、控制器和三轴位移平台;

12、所述单模光纤固定在所述三轴位移平台上;

13、所述上位机,用于根据预设的控制参数,确定单模光纤中光栅的起始周期和线性增量,并生成光栅间距数值,基于所述光栅间距数值生成控制信号,并将控制信号发送至所述控制器;

14、所述控制器,用于根据接收到的控制信号,控制所述三轴位移平台移动,以带动所述单模光纤运动,以及控制所述飞秒激光器发出飞秒激光脉冲信号。

15、可选地,还包括放大自发辐射光源和光谱仪;

16、所述放大自发辐射光源发出的光束入射到单模光纤的内部,经所述单模光纤内的光栅进行调制后,输出宽光谱至所述光谱仪;

17、所述光谱仪,用于接收所述宽光谱信号,并对所述宽光谱信号的光谱进行显示。

18、第二方面,本申请还提供了一种啁啾光纤光栅的制备方法,其中,应用于所述的啁啾光纤光栅的制备装置,包括:

19、根据预设光栅参数,确定光栅的起始周期和线性增量,以得到光栅间距数值;

20、基于所述光栅间距数值生成控制信号;

21、利用位置同步触发技术,根据所述控制信号分别对单模光纤的移动位置和飞秒激光脉冲的发射时间进行控制,以实现在所述单模光纤的纤芯内加工出至少一个光栅周期。

22、可选地,所述根据预设光栅参数,确定光栅的起始周期和线性增量,以得到光栅间距数值的步骤包括:

23、根据目标滤波器参数,确定阈值波长对应的光栅初始周期,并根据目标啁啾率确定光栅周期的线性增量;

24、根据所述光栅初始周期和所述线性增量生成光栅间距数值。

25、可选地,利用位置同步触发技术,根据所述控制信号分别对单模光纤的移动位置和飞秒激光脉冲的发射时间进行控制的步骤包括:

26、控制组件控制单模光纤沿着光纤轴向按预设的距离移动,并当所述单模光纤移动到指定位置时,控制所述飞秒激光器发出一个脉冲信号;

27、飞秒激光器接收到所述脉冲信号时,发射出一个激光脉冲;所述激光脉冲聚焦到单模光纤的纤芯中形成一个光栅周期。

28、第三方面,本申请还公开了一种超宽带光纤滤波器,其中,包括:单模光纤和设置在所述单模光纤内部的啁啾光纤光栅;所述啁啾光纤光栅利用所述啁啾光纤光栅的制备方法加工而成。

29、可选地,一个周期的所述啁啾光纤光栅非对称于所述单模光纤的纤芯。

30、有益效果:

31、本发明提供了一种啁啾光纤光栅的制备装置、制备方法及光纤滤波器,通过在局域化光栅的基础上引入啁啾,并控制逐点啁啾光栅的刻写,从而实现初始周期和啁啾率均可控的啁啾光纤光栅的制备,得到可以灵活控制工作带宽的滤波器。本发明提供的光纤滤波器具有更大的带宽、更灵活的带宽调控能力,并且可以制备方便,适用于超连续光源、拉曼光谱系统、光学相干层析等多种宽带滤波应用场景。



技术特征:

1.一种啁啾光纤光栅的制备装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的啁啾光纤光栅的制备装置,其特征在于,还包括位于所述单模光纤上方的成像相机和设置在所述单模光纤的下方照明光源;

3.根据权利要求2所述的啁啾光纤光栅的制备装置,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的啁啾光纤光栅的制备装置,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的啁啾光纤光栅的制备装置,其特征在于,还包括放大自发辐射光源和光谱仪;

6.一种啁啾光纤光栅的制备方法,其特征在于,应用于如权利要求1-5任一项所述的啁啾光纤光栅的制备装置,包括:

7.根据权利要求6所述的啁啾光纤光栅的制备方法,其特征在于,所述根据预设光栅参数,确定光栅的起始周期和线性增量,以得到光栅间距数值的步骤包括:

8.根据权利要求6所述的啁啾光纤光栅的制备方法,其特征在于,所述利用位置同步触发技术,根据所述控制信号分别对单模光纤的移动位置和飞秒激光脉冲的发射时间进行控制的步骤包括:

9.一种超宽带光纤滤波器,其特征在于,包括:单模光纤和设置在所述单模光纤内部的啁啾光纤光栅;所述啁啾光纤光栅利用如权利要求6-8任一项的啁啾光纤光栅的制备方法加工而成。

10.根据权利要求9所述的超宽带光纤滤波器,其特征在于,至少一个周期的所述啁啾光纤光栅非对称于所述单模光纤的纤芯。


技术总结
本发明提供了一种啁啾光纤光栅的制备装置、制备方法及光纤滤波器,利用飞秒激光直写技术在单模光纤的纤芯中制备非对称结构的啁啾局域化光栅,从而实现超宽带的光纤滤波器。本发明一方面在局域化光栅的基础上引入啁啾,另一方面,控制逐点啁啾光栅的刻写,实现初始周期和啁啾率均可控的啁啾光纤光栅的制备,得到可灵活控制工作带宽的滤波器。本发明提供的光纤滤波器具有更大的带宽、更灵活的带宽调控能力,并且可以制备方便,适用于超连续光源、拉曼光谱系统、光学相干层析等多种宽带滤波应用场景。

技术研发人员:包维佳,樊宇,廖常锐,王义平
受保护的技术使用者:深圳大学
技术研发日:
技术公布日:2025/11/13
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