专利名称：机械可调π相移周期结构带通滤波方法及采用该方法的带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信与光纤传感技术领域，具体来讲，涉及光纤带通滤波器。
背景技术：
自从1996年A.M. Vengsarkar提出长周期光纤光栅的概念后[1]，长周期光纤光栅 得到了迅速的发展，并已广泛应用于光纤通信、光纤传感领域中。长周期光纤光栅最常用的 制作方法是通过紫外光照射振幅掩膜曝光氢载掺锗光纤。由于紫外掩膜的制作设备复杂、 价格昂贵，又有人提出了离子注入法、近红外飞秒脉冲辐射法、高频CO2激光脉冲辐射法、腐 蚀刻槽法、电弧微弯法等。2000年S. Savin提出了用机械方法施加周期压力形成长周期光 纤光栅的新方法[2]，由于这种方法简单且损耗峰强度可调，在掺饵光纤放大器平坦增益、 光纤传感等方面得到许多应用。各种方法制作出来的长周期光纤光栅都是传输型带阻滤波 器，而在光纤通信、光纤激光器的实际应用中更需要光纤带通滤波器。为了将长周期光纤光栅的带阻滤波器特性转变为带通滤波器，朱永[3]等人提出 了用两个匹配长周期光纤光栅连接在一起，在第一个长周期光纤光栅后端面纤芯处加一个 纤芯模吸收器吸收经过第一个长周期光纤光栅没有向包层模耦合的纤芯基模，而在第一个 长周期光纤光栅耦合为包层模的部分在第二个长周期光纤光栅耦合回纤芯基模，形成带通 滤波器。饶云江[4]等人也提出在两个参数完全相同的匹配长周期光纤光栅中间制作一个 横截面小于纤芯面积的微槽，形成FP腔，并通过微槽将两个匹配长周期光纤光栅连接在一 起，形成带通滤波器。他们的方法都需要两个参数完全相同的匹配长周期光纤光栅，这样的 光纤光栅不易制作；他们的方法都需要在光纤纤芯上制作微器件，这需要复杂的设备；他 们的方法都需要截断光纤，加入微器件后再进行熔接，操作复杂，且带通滤波器是不可重构 的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种机械可调π相移周期结 构带通滤波方法及采用该方法的带通滤波器。它具有结构简单、可调节、可重构的特点。本发明技术方案如下一种机械可调π相移周期结构带通滤波方法及采用该方法的带通滤波器，包括 一个机械压力产生的η相移长周期光纤光栅。光纤光栅周期为几百微米为长周期光纤光 栅，它使光纤的纤芯基模与光纤的包层模发生耦合，在谐振波长处产生损耗峰，形成传输型 光纤带阻滤波器。由相位匹配条件可得到光栅周期Λ与谐振波长的关系
Kn:-O(1)其中 ^是光纤纤芯基模有效折射率，《&是光纤包层模的有效折射率，A是长周期光纤光栅的周期。长周期光纤光栅中的η相移将长周期光纤光栅分为两个以上子光纤光 栅。在第一段子光纤光栅中，纤芯基模的能量一部分耦合为包层模的能量；在第二段及其后 的子光纤光栅中纤芯基模与包层模的能量相互耦合，并产生干涉；模式的干涉使长周期光 纤光栅阻带的谐振波长转变为通带的中心波长。上述技术方案中，所述的机械可调π相移周期结构带通滤波方法及采用该方法 的带通滤波器包括一个施力装置。所述的施力装置如
图1所示，它由夹持底板、夹持盖板组 成所述的夹持底板为一面平整，另一面具有周期性凸出的V形齿状结构，如图2所示；所 述的夹持盖板为一面平整，另一面具有周期性凸出的齿状结构，如图3所示。所述的夹持 底板、夹持盖板的凸出部分厚度为a，相邻两个齿状结构的距离为所述的长周期光纤光栅的 光栅周期Λ，并且Λ在0. 1毫米 1毫米之间，占空比a/Λ取值范围为[0. 1，0.4)。如图 1所示，光纤放入所述的夹持底板的V形齿状结构中，夹持盖板与所述的放置光纤的夹持底 板相互对插，在所述的两个夹持板施加压力时，光纤受到的周期性径向压力产生的周期性 微弯和弹光效应而形成长周期光纤光栅。所述的施力装置的夹持底板和夹持盖板在第η个齿与第η+1个齿之间有一个间
隔，其长度为
权利要求
一种机械可调π相移周期结构带通滤波方法及该方法的带通滤波器，包括一个由于机械压力产生的π相移长周期光纤光栅，长周期光纤光栅的谐振波长为其中是光纤纤芯基模有效折射率，是光纤包层模的有效折射率，Λ是长周期光纤光栅的周期；长周期光纤光栅中的π相移将长周期光纤光栅分为两个以上子光纤光栅；在所述的子光纤光栅中的模式耦合与干涉效应使长周期光纤光栅阻带的谐振波长转变为通带的中心波长。FSA00000221310000011.tif,FSA00000221310000012.tif,FSA00000221310000013.tif
2.根据权利要求1所述的机械可调η相移周期结构带通滤波方法及该方法的带通滤 波器，其特征在于，所述机械可调η相移周期结构带通滤波器还包括一个施力装置所述 的施力装置由夹持底板、夹持盖板组成；所述的夹持底板为一面平整，另一面具有周期性凸 出的V形齿状结构；所述的夹持盖板为一面平整，另一面具有周期性凸出的齿状结构；所述的夹持底板、夹持盖板的凸出部分厚度为a，相邻两个齿状结构的距离为所述的 长周期光纤光栅的光栅周期Λ，且Λ在0. 1毫米 1毫米之间，占空比a/Λ取值范围为 [0. 1,0. 4)；光纤放入所述的夹持底板的V形齿状结构中，夹持盖板与所述的放置光纤的夹持底板 相互对插，在所述的两个夹持板施加压力时，光纤受到的周期性径向压力产生的周期性微 弯效应和周期性弹光效应而形成长周期光纤光栅。
3.根据权利要求1或2所述的机械可调π相移周期结构带通滤波方法及该方法的带 通滤波器，其特征在于，所述的夹持底板和夹持盖板在第η个齿与第η+1个齿之间有一个长度为
4.根据权利要求1、2和3所述的机械可调π相移周期结构带通滤波方法及该方法的 带通滤波器，其特征在于，所述的施力装置采用重物置于对插于夹持底板上的夹持盖板上、 或采用具有弹性力的夹子夹在对插的夹持底板和夹持盖板的方式施加除夹持板自身重力 以外的压力；改变施加在所述的夹持板上的重量或夹持板上夹子的弹性力，可调节长周期光纤光栅 通带两侧阻带的损耗峰强度；撤除所述的夹持板上的重量、或夹子的弹性力，并去掉夹持盖 板后，光纤中的η相移长周期光纤光栅消失。
5.根据权利要求3和4所述的机械可调π相移周期结构带通滤波方法及该方法的 带通滤波器，其特征在于，所述的夹持底板和夹持盖板中有多个间隔，分别在第η个齿与第 η+1个齿之间、第n+m个齿与第η+m+l个齿之间、第n+m+j个齿与第η+m+j+l个齿之间...， 受到所述的施力装置压力作用下的光纤形成的长周期光纤光栅具有与间隔数相等的η相 移个数；所述的施力装置中的η相移个数增加时，压力形成的长周期光纤光栅带通滤波器 的通带宽度增加。
6.根据权利要求4和5所述的机械可调π相移周期结构带通滤波方法及该方法的带 通滤波器，其特征在于，先将光纤放入所述的具有P个相移的周期施力结构中，再将光纤放 入另一个所述的具有q个相移的周期相同的施力结构中，其中P兴q，使得所述的P个η相 移周期结构带通滤波器与q个η相移周期结构带通滤波器串联在一起，通过所述的串联的 JI相移周期结构带通滤波器，由于传输特性叠加得到阻带宽度大于所述的P个η相移或q2个η相移周期结构带通滤波器。
7.根据权利要求5和6所述的机械可调η相移周期结构带通滤波方法及该方法的带 通滤波器，其特征在于，该方法可用于各种光纤，例如普通单模光纤，弯曲不灵敏光纤、色 散位移光纤、光子晶体光纤等；所述的光纤可以保留涂覆层，也可去掉涂覆层。
全文摘要
本发明公开了一种机械可调π相移周期结构带通滤波方法及采用该方法的带通滤波器。它包括一个π相移的周期性的施力装置以及光纤。施力装置由周期结构的夹持底板与夹持盖板组成，光纤放入所述的夹持底板的V形齿状结构中，夹持盖板与所述的放置光纤的夹持底板相互对插，在所述的两个夹持板施加压力时，光纤受到的周期性径向压力产生的周期性微弯效应和周期性弹光效应而形成长周期光纤光栅。本发明技术方案在所述的夹持底板和夹持盖板中引入一个或多个长度为间隔，它在周期结构中引入了一个或多个π相移，使受到周期性机械压力的光纤中传播的纤芯基模与包层模之间经历了一个或多个π相移，从而形成带通滤波器。机械压力可以调节阻带的损耗率，因此，这是一种可调节的、可重构的带通光滤波器。
文档编号G02B6/02GK101963683SQ20101024818
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者周晓军, 张旨遥, 石胜辉, 邹俊 申请人:电子科技大学