一種基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光通信無源器件領域，尤其涉及光學梳狀濾波器及其制作方法。
【背景技術】
[0002]光學梳狀濾波器具有周期性的、幅度或是相位濾波特性，隨著密集波分復用系統信道密度的提高，梳狀濾波器成為了構成多波長光源、波分復用/解復用器等的關鍵器件。
[0003]目前梳狀濾波器主要有以下幾種設計方案:(I)偏振光干涉型，它基于晶體的雙折射效應和光的干涉原理，理論上可實現任意信道間隔的梳狀濾波，具有結構穩定、可靠性好等優點，但它屬于偏振相關的全光器件，并且插入損耗比較大；(2)馬赫一曾德爾干涉儀型，它利用兩條光纖干涉臂之間存在的臂長差實現干涉從而實現梳狀濾波，這是一種偏振無關、插入損耗小的全光纖型無源器件，具有信道均勻性好、制作簡單和成本低等優點，但其兩干涉臂的光程差控制難度大，且存在溫度漂移現象；(3)光纖光柵型，這種類型的梳狀濾波器一般是在光纖干涉儀上制作光纖光柵，如在馬赫一曾德爾干涉儀的干涉臂上刻入光柵，或是在光纖Sagnac環中寫入啁啾光柵等。這種光柵結構器件的優點是插入損耗小、成本低、可承載更高輸入光功率，但也有著制作工藝復雜、通帶間隔疏密不等、透過率不均勻等缺點。
[0004]其他實現光學梳狀濾波器的方案也主要是基于干涉儀和光纖光柵，比如高雙折射光纖(HBF) Sagnac環梳狀濾波器、超結構光纖Bragg光柵梳狀濾波器、邁克爾遜干涉儀+G-T干涉儀型(MGTI)和雙折射G-T干涉儀型(BGTI)梳狀濾波器等。此外還有基于集成光學器件的，如陣列波導光柵(AWG)，它原理上也是一種干涉型梳狀濾波器，能夠以小體積實現大規模信道，具有信道間隔窄、損耗均衡和串擾小等特點，但也存在著插入損耗大、偏振相關和溫度穩定性差的缺陷。
[0005]所以綜上，不論干涉型還是光纖光柵型梳狀濾波器都難免存在著制作困難、損耗大或偏振相關等缺點。

【發明內容】

[0006]為了克服已有梳狀濾波器制作困難、損耗大、偏振相關或溫度穩定性差等缺點，本發明提供一種不利用干涉、不需要光柵、制作簡便、結構穩定的基于鈮酸鋰(LiNbO3)和拉錐光纖的光學梳狀濾波器及其制作方法。
[0007 ]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]一種基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器，包括上LiNbO3介質、下LiNbO3介質和拉錐光纖，所述上LiNb03介質的底面加工有上半圓形凹槽，所述下LiNKfe介質的頂面加工有下半圓形凹槽，所述上LiNbO3介質位于所述下LiNbO3介質上，所述上半圓形凹槽的尺寸與所述下半圓形凹槽相同，所述上半圓形凹槽與所述下半圓形凹槽形成圓形安裝孔，所述拉錐光纖安裝在所述圓形安裝孔中，所述拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分與所述圓形安裝孔緊密貼合。
[0009]進一步，所述拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分與所述圓形安裝孔通過光學匹配膠實現緊密貼合。當然，也可以通過其他方式緊密貼合。
[0010]—種基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器的制造方法，包括如下步驟:
[0011 ]首先，在兩塊同樣的LiNb03介質上各自加工出一個完全相同的半圓形凹槽；
[0012]然后，將拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分嵌入到其中一塊LiNbO3介質的半圓形凹槽中；
[0013]最后，將另一塊LiNbO3材料蓋在第一塊LiNbO3材料和拉錐光纖上，確保拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分被兩塊LiNbO3材料完全包裹住。
[0014]進一步，拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分與兩塊LiNbO3介質的半圓形凹槽之間均利用光學匹配膠或通過其他方式進行緊密貼合處理。
[0015]本發明的有益效果主要表現在:(I)由于LiNbO3介質與光纖360度全接觸，可以大大提高光纖與LiNbO3之間的耦合效率，充分利用波長資源。(2)采用拉錐光纖制作器件，降低了制作難度，簡化了制作過程，減少了制作成本，而且加工完成后結構穩定，不易被破壞。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明基于鈮酸鋰和拉錐光纖光學梳狀濾波器的整體結構圖。
[0017]圖2是本發明基于鈮酸鋰和拉錐光纖光學梳狀濾波器的剖面圖，用以示意梳狀濾波功能。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0019]參照圖1和圖2，一種基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器，包括拉錐光纖1、上LiNbCb介質2、上半圓形凹槽3、下LiNbCb介質5和下半圓形凹槽6，所述上LiNb03介質2位于所述下LiNbO3介質5的上方，所述上半圓形凹槽3的尺寸與所述下半圓形凹槽6相同，所述上半圓形凹槽3與所述下半圓形凹槽6形成圓形安裝孔。所述拉錐光纖I安裝在所述圓形安裝孔中，所述拉錐光纖I的左右兩錐體4和7之間、直徑均勻部分與所述圓形安裝孔緊密貼合。
[0020]進一步，所述拉錐光纖I的左右兩錐體4和7之間、直徑均勻部分與所述圓形安裝孔通過光學匹配膠實現緊密貼合。當然，也可以通過其他方式緊密貼合。
[0021 ] 一種基于鈮酸鋰和拉錐光纖光學梳狀濾波器的制造方法，包括如下過程:
[0022]首先，在上LiNbO3介質2、下LiNbO3介質5上分別加工出完全相同的半圓形凹槽3和6；
[0023]然后，將拉錐光纖I的左右兩錐體4、7之間、直徑均勻部分嵌入到下LiNbO3介質5的半圓形凹槽6中，并利用光學匹配膠或通過其他方式進行緊密貼合處理；
[0024]最后，將上LiNbO3介質2蓋在下LiNbO3介質5和拉錐光纖I上，確保拉錐光纖I的左右兩錐體4、7之間、直徑均勻部分被上LiNbO3介質2、下LiNbO3介質5完全包裹住，并利用光學匹配膠或通過其他方式進行緊密貼合處理。
[0025]參照圖2，本實施例的工作過程為:當波分復用信號或寬光譜信號8從拉錐光纖I的左端輸入，信號8先在光纖的纖芯中以纖芯模式傳輸，隨著拉錐光纖I直徑的減少，信號8從纖芯進入包層，并從纖芯模式轉變成包層模式。隨后信號8從包層溢出，并與上LiNbO3介質2、下LiNbO3介質5發生耦合，實現梳狀濾波，濾波之后的信號重新依次回到拉錐光纖I的包層和纖芯，同時傳輸模式再次從包層模式轉變為纖芯模式，最后從拉錐光纖I的右端輸出，得到梳狀濾波后的信號9。
【主權項】
1.一種基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器，其特征在于:包括上LiNbO3介質、下LiNb03介質和拉錐光纖，所述上LiNb03介質的底面加工有上半圓形凹槽，所述下LiNb03介質的頂面加工有下半圓形凹槽，所述上LiNKfe介質位于所述下LiNKfe介質上，所述上半圓形凹槽的尺寸與所述下半圓形凹槽相同，所述上半圓形凹槽與所述下半圓形凹槽形成圓形安裝孔，所述拉錐光纖安裝在所述圓形安裝孔中，所述拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分與所述圓形安裝孔緊密貼合。2.如權利要求1所述的基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器，其特征在于:所述拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分與所述圓形安裝孔通過光學匹配膠實現緊密貼入口 ο3.—種如權利要求1所述的基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器的制造方法，其特征在于:所述制作方法包括如下過程: 首先，在兩塊同樣的LiNKfe介質上各自加工出一個完全相同的半圓形凹槽； 然后，將拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分嵌入到其中一塊LiNbO3介質的半圓形凹槽中； 最后，將另一塊LiNbO3材料蓋在第一塊LiNbO3材料和拉錐光纖上，確保拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分被兩塊LiNbO3材料完全包裹住。4.如權利要求3所述的制作方法，其特征在于:所述拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分與兩塊LiNbO3介質的半圓形凹槽之間均利用光學匹配膠進行緊密貼合處理。
【專利摘要】一種基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器，包括上LiNbO3介質、下LiNbO3介質和拉錐光纖，所述上LiNbO3介質的底面加工有上半圓形凹槽，所述下LiNbO3介質的頂面加工有下半圓形凹槽，所述上LiNbO3介質位于所述下LiNbO3介質上，所述上半圓形凹槽的尺寸與所述下半圓形凹槽相同，所述上半圓形凹槽與所述下半圓形凹槽形成圓形安裝孔，所述拉錐光纖安裝在所述圓形安裝孔中，所述拉錐光纖的左右兩錐體之間、直徑均勻部分與所述圓形安裝孔緊密貼合。以及提供一種基于鈮酸鋰和拉錐光纖的光學梳狀濾波器的制造方法。本發明不利用干涉、不需要光柵、制作簡便、結構穩定。
【IPC分類】G02B6/293
【公開號】CN105589136
【申請號】CN201610107747
【發明人】張明, 朱麗娟, 余潤澤
【申請人】浙江工業大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年2月26日