一种光纤F-P波长可调谐滤波器及其制作工艺的制作方法

本发明涉及电子技术领域，具体是一种光纤f-p波长可调谐滤波器及其制作工艺。

背景技术：

随着光通信领域的发展，体积小、分辨率高、光谱范围大、集成度高的微f-p腔可调谐滤波器已成为迫切需求。传统的光谱成像设备较为复杂，重量体积比较大，测量速率慢，分辨率也不够高，很难满足高速率高光谱分辨率的需求。

f-p腔的调谐过程是基于多光束的干涉效应，f-p标准具的上、下结构是固定不动的，所以不具有调谐功能，只有当上、下结构中至少有一个可以调节，才可以进行不同波长光波的选择，也就是f-p谐振腔，当腔体的腔长大小变化时，相应的透射出的光波波长也会变化。

两个平行放置的陶瓷插芯就组成了f-p标准具，在陶瓷插芯的两个内表面镀有反射膜，当一束光经过陶瓷插芯入射到腔体内时，腔体内的折射光会在两个陶瓷插芯的内反射面之间来回反射，形成多光束干涉效应。只有当光波波长满足一定条件，光波才能透射出腔体。为了增大光波的透射，必须在腔体之间涂覆具有高反射特性的薄膜涂层材料，腔体内光束干涉效应越剧烈，f-p腔光学性能越高。

目前光纤f-p波长可调谐滤波器的专利有，在2017年1月17日申请的，申请号为201710040989.2的中国专利“基于mems波长可调谐fp光纤滤波器及其制作工艺”。和在2016年5月30日申请的，申请号为201620504698.5的中国专利“一种可调谐光纤滤波器”。但是目前光纤f-p波长可调谐滤波器，都没有实现超快速、高光谱分辨率、光谱范围大、低成本的高精度的自动化器件。

本发明的目的是针对目前技术方案存在的1、如何保证可调谐滤波器高速运行，并保证输出光谱的准确性；2、如何实现可调谐滤波器在制作过程中，降低光路准直性的要求；3、如何使可调谐滤波器降低温度敏感特性；4、如何保证可调谐滤波器在使用过程中的可靠性，抗震动、防水、防尘。5、如何实现可调谐滤波器的低成本，可批量生产。一种具有温度系数调节功能的光纤f-p波长可调谐滤波器制作工艺，可以同时解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光纤f-p波长可调谐滤波器及其制作工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光纤f-p波长可调谐滤波器，包括壳体、限位挡板、镀金陶瓷插芯a、纤芯透镜，所述壳体的内部设有壳体凹槽，壳体凹槽内部设有镀金陶瓷插芯a、镀金陶瓷插芯b、压电陶瓷和金属温度补偿模块，镀金陶瓷插芯a安装在压电陶瓷的一侧，压电陶瓷的另一侧设有金属温度补偿模块，金属温度补偿模块的另一侧与壳体上的壳体凹槽的内表面进行焊接，镀金陶瓷插芯a的另一端与镀金陶瓷插芯b连接，壳体的左右两侧均设有壳体固定插芯孔b，镀金陶瓷插芯b上安装有光纤尾套，光纤尾套上连接有光纤b，压电陶瓷上还连接有正极接电引脚和负极接电引脚。

作为本发明的进一步技术方案：所述壳体由4j36合金制成。

作为本发明的进一步技术方案：所述壳体的底层上下左右位置设有四个固定通孔。

作为本发明的进一步技术方案：所述镀金圆形固定通孔安装在压电陶瓷上。

作为本发明的进一步技术方案：所述壳体凹槽内部还设有限位挡板。

作为本发明的进一步技术方案：所述镀金陶瓷插芯a包括陶瓷插芯管、纤芯透镜、光纤、高反射率薄膜、陶瓷插芯内通孔和镀金陶瓷管，镀金陶瓷管内部设有陶瓷插芯管，镀金陶瓷管的中心为陶瓷插芯内通孔，陶瓷插芯内通孔内部设有纤芯透镜，纤芯透镜内部设有光纤，镀金陶瓷管的内壁设有一层高反射率薄膜。

一种光纤f-p波长可调谐滤波器的制作工艺，其特征在于，包含以下步骤：步骤一、采用精加工的方式，在4j36合金上加工出相关尺寸的壳体，步骤二、在壳体的底层，加工出四个固定通孔，步骤三、在壳体两侧有正负极接电引脚，但是引脚与壳体接触的地方，有密封圈绝缘，步骤四、对直径250um陶瓷插芯外壁进行镀金，步骤五、将光纤穿入到陶瓷插芯内通孔中，并用353胶进行粘贴固定，步骤六、镀金陶瓷管的上表面进行多道工序磨平，步骤七、通过mens工艺在光纤纤芯上加工一个所述纤芯透镜，步骤八、再将镀金陶瓷管的上表面进行多道工序磨平，步骤九、在镀金陶瓷管的上表面镀高反射率薄膜，步骤十、将镀金陶瓷插芯a和镀金陶瓷插芯b进行高度光学对准，用于构成f-p腔，步骤十一、通过壳体两侧固定插芯孔，将镀金陶瓷插芯进行焊接固定，并将壳体凹槽两端出光纤孔位进行密闭，步骤十二、镀金陶瓷插芯上固定光纤尾套，步骤十三、镀金圆形固定通孔焊接于镀金陶瓷插芯上进行固定，步骤十四、镀金圆形固定通孔与压电陶瓷焊接固定，步骤十五、压电陶瓷另一侧特制的金属面与金属温度补偿模块进行热熔焊接，步骤十六、金属温度补偿模块与壳体凹槽的内表面进行焊接，步骤十七、对光纤f-p可调谐滤波器进行充氮气密封，并采用平行封焊的形式将顶盖进行固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、由于可调谐滤波器选用高速的压电陶瓷片，可以实现可调谐滤波器高速运行，光纤f-p腔的一端的镀金陶瓷插芯固定于壳体上，另一端固定于压电陶瓷上。压电陶瓷会带动镀金陶瓷插芯运动，改变腔长，实现高速波长可调谐的功能。

2、由于镀金陶瓷插芯的上表面通过工艺在光纤纤芯上加工一个透镜，可以增大陶瓷插芯的对准角度范围，从而降低光路准直性的要求。

3、可调谐滤波器带有金属温度补偿模块，通过热胀冷缩系数，对可调谐滤波器进行温度补偿。实现降低温度敏感特性。

4、由于可调谐滤波器的内部均采用焊接式连接，而且在顶盖封装之前，会对壳体内充氮气。就可以实现在使用过程中的可靠性，抗震动、防水、防尘。

5、由于可调谐滤波器采用光纤f-p波长调谐的方式，会比静电吸引调谐方式更加节约成本，可批量生产。

附图说明

图1是本发明光纤f-p波长可调谐滤波器的内部结构示意图。

图2是本发明光纤f-p波长可调谐滤波器内部结构三维图；

图3是本发明光纤f-p波长可调谐滤波器的外部结构示意图；

图4是本发明光纤f-p波长可调谐滤波器外部结构三维图；

图5是本发明镀金陶瓷插芯的薄膜涂层结构示意图；

图中：壳体-1、固定通孔-2、正极接电引脚-3、壳体凹槽-4、限位挡板-5、镀金陶瓷插芯a-6、陶瓷插芯管-61、纤芯透镜-62、光纤-63、高反射率薄膜-64、陶瓷插芯内通孔-65、镀金陶瓷管-66、镀金陶瓷插芯b-7、壳体固定插芯孔b-8、光纤尾套-9、光纤b-10、负极接电引脚-11、镀金圆形固定通孔-12、压电陶瓷-13、金属温度补偿模块-14、壳体固定插芯孔a-15、光纤a-16、顶盖-17。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1-5，一种光纤f-p波长可调谐滤波器，包括4j36合金制成的壳体1、4个固定通孔2、正极接电引脚3、壳体凹槽4、限位挡板5、镀金陶瓷插芯a6、镀金陶瓷插芯b7、壳体固定插芯孔b8、光纤尾套9、光纤b10、负极接电引脚11、镀金圆形固定通孔12、压电陶瓷13、金属温度补偿模块14、壳体固定插芯孔a15、光纤a16。

光纤fp波长可调谐滤波器的外壳是采用4j36合金制成的壳体1，进行精加工而成的。选用4j36合金，是因为4j36合金的膨胀系数小。

光纤fp波长可调谐滤波器的外壳是采用4j36合金壳体1，进行精加工而成的。

4j36合金壳体1的底层有的4个固定通孔2，用于对光纤fp波长可调谐滤波器进行固定。

光纤fp波长可调谐滤波器的两侧有正极接电引脚3和负极接电引脚11，用于对可调谐滤波器进行电极驱动，正负接电引脚与壳体接触的位置会有密封圈。

4j36合金壳体1的中间位置加工有壳体凹槽4，用于对可调谐滤波器的内部器件进行固定和密封。

壳体凹槽内有两个对称的限位挡板5，用于对顶盖位置的限定。

将镀金陶瓷插芯a6和镀金陶瓷插芯b7进行高度光学对准，用于构成fp腔。

通过壳体固定插芯孔b8将镀金陶瓷插芯b7进行焊接固定，并将壳体凹槽4一端出光纤孔位进行密闭。壳体固定插芯孔a15将光纤a16进行固定，并将壳体凹槽4另一端出光纤孔位进行密闭。

在镀金陶瓷插芯b7上固定光纤尾套9，用于对光纤b10的保护，防止光纤b10折断。

将镀金圆形固定通孔12的一个侧面，通过焊接的方式与镀金陶瓷插芯a6进行固定。

将镀金圆形固定通孔12的另一个侧面，与压电陶瓷13一侧特制的金属面进行热熔焊接。

压电陶瓷13另一侧特制的金属面与金属温度补偿模块14进行热熔焊接，金属温度补偿模块14通过热胀冷缩系数，对可调谐滤波器进行温度补偿。

金属温度补偿模块14与壳体凹槽4的内表面进行焊接。可调谐滤波器的固定方式均采用焊接的方式，尽量减小振动、温度变化等对可调谐滤波器性能的影响，提高光谱分辨率和重复性。

对光纤fp可调谐滤波器进行充氮气密封，并采用平行封焊的形式将顶盖17进行固定。充氮气是为了防止器件的氧化，保证器件的可靠性。

通过壳体固定插芯孔b8将镀金陶瓷插芯b7进行焊接固定，并将壳体一端出光纤孔位进行密闭。壳体固定插芯孔a15将光纤进行固定，并将壳体另一端出光纤孔位进行密闭。

在镀金陶瓷插芯b7上固定光纤尾套9，用于对光纤的保护，防止光纤折断。

光纤fp波长可调谐滤波器的镀金陶瓷插芯结构包括直径250um的陶瓷插芯管61、纤芯透镜62、光纤63、高反射率薄膜64、陶瓷插芯内通孔65、镀金陶瓷管66。

可调谐滤波器的镀金陶瓷插芯是直径250um的陶瓷插芯管61。在直径250um的陶瓷插芯管61的外壁镀金制成镀金陶瓷管66。

将光纤63穿入到陶瓷插芯内通孔65中，并用353胶进行粘贴固定。

镀金陶瓷管66的上表面进行多道工序磨平，并通过mens工艺在光纤纤芯上加工一个纤芯透镜62。可以扩大陶瓷插芯的对准角度范围。

再将镀金陶瓷管66的上表面进行多道工序磨平。然后在镀金陶瓷管66的上表面镀高反射率薄膜64。可以使光纤fp腔的反射率提高。提高可调谐滤波器的性能。

本发明还公开了一种光纤f-p波长可调谐滤波器的制作工艺，包含以下步骤：步骤一、采用精加工的方式，在4j36合金上加工出相关尺寸的壳体，步骤二、在壳体的底层，加工出四个固定通孔，步骤三、在壳体两侧有正负极接电引脚，但是引脚与壳体接触的地方，有密封圈绝缘，步骤四、对直径250um陶瓷插芯外壁进行镀金，步骤五、将光纤穿入到陶瓷插芯内通孔中，并用353胶进行粘贴固定，步骤六、镀金陶瓷管的上表面进行多道工序磨平，步骤七、通过mens工艺在光纤纤芯上加工一个所述纤芯透镜，步骤八、再将镀金陶瓷管的上表面进行多道工序磨平，步骤九、在镀金陶瓷管的上表面镀高反射率薄膜，步骤十、将镀金陶瓷插芯a和镀金陶瓷插芯b进行高度光学对准，用于构成f-p腔，步骤十一、通过壳体两侧固定插芯孔，将镀金陶瓷插芯进行焊接固定，并将壳体凹槽两端出光纤孔位进行密闭，步骤十二、镀金陶瓷插芯上固定光纤尾套，步骤十三、镀金圆形固定通孔焊接于镀金陶瓷插芯上进行固定，步骤十四、镀金圆形固定通孔与压电陶瓷焊接固定，步骤十五、压电陶瓷另一侧特制的金属面与金属温度补偿模块进行热熔焊接，步骤十六、金属温度补偿模块与壳体凹槽的内表面进行焊接，步骤十七、对光纤f-p可调谐滤波器进行充氮气密封，并采用平行封焊的形式将顶盖进行固定。

实施例2，在实施例1的基础上，4j36合金壳体可以采用其他合金的壳体，但是需要保证小的膨胀系数、抗氧化、可焊接等要求。

实施例3，在实施例1的基础上，直径250um的陶瓷插芯管可以改用直径125um陶瓷插芯管。

实施例4，在实施例1的基础上，金属温度补偿模块可以改用tec温控模块，对环境温度进行补偿。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。