[实用新型]多信道可调谐长周期光纤光栅滤波器

说明书

(一)技术领域

本实用新型属于光纤传感和光纤通信技术领域，特别涉及一种多信道可调谐长周期光纤光栅滤波器。

(二)背景技术

长周期光纤光栅(long period fiber grating，LPFG)是一种将纤芯的导波基模耦合到正向传播的包层模的传输型带阻滤波器件，其栅格周期比光纤布拉格光栅大很多(几十微米到几百微米)。LPFG具有插入损耗小、波长编码、无后向散射、不受电磁干扰、兼容于光纤等优点，在光纤通信和光纤传感领域均具有重要的应用价值。

长周期光纤光栅的制作方法主要有紫外光写入法、CO2激光写入法、腐蚀刻槽法、电弧放电法和离子束注入法等等。其中，最常用的是紫外激光通过振幅掩模板曝光载氢掺锗光敏光纤引起纤芯折射率周期性调制而形成长周期光纤光栅，该写入系统的造价和模板都比较昂贵，而且光栅波长比较固定，难以适应研究、设计和实验的需要。另一种CO2激光写入法也存在类似的问题。腐蚀刻槽法是直接利用氢氟酸把光纤腐蚀出来周期性环槽结构而形成长周期光纤光栅，该长周期光纤光栅由于腐蚀部分与未腐蚀部分的直径不同，对光栅施加一定应力将引起较大的折射率变化，从而形成强耦合的长周期光纤光栅，然而若光栅两端没有应力，则其纤芯基模和包层模之间的耦合一般较弱。离子束写入法是用氦或氢离子束沿轴向周期性注入到包层和纤芯，使其折射率发生周期性改变，从而在光纤中写入长周期光纤光栅。但由于离子束在注入过程中能量会逐渐减弱，因此该方法写入的长周期光纤光栅一般来说是不均匀的。

文献“Tunable mechanically induced long-period fiber gratings”中，Savin.S等人提出了机械微弯变形法，该方法是通过机械压力的方式使光纤发生周期性的物理微弯，进而使光纤产生周期性的折射率调制而形成长周期光纤光栅，而且写入的长周期光栅具有较好的温度稳定性和可擦除性。

无论采用上述哪种光栅写入方法，它们都只针对一根光纤进行光栅写入。

(三)发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种成本低、可调谐性强、操作方便的多信道可调谐长周期光纤光栅滤波器。

一种多信道可调谐长周期光纤光栅滤波器，包括盖板、压力模板、底板及其施力装置，其特征在于盖板、压力模板和底板均为面积相同的圆盘形，压力模板上带有周期性排列的矩形凹槽；底板上带有发散形的光纤槽，光纤可置于底板上的光纤槽内，压力模板带凹槽面放置在底板上并对光纤槽内的光纤施加压力，压力模板可绕圆心水平旋转；盖板覆盖在压力模板上，由施力装置通过盖板间接对压力模板施力，以保证施力均匀。

所述的压力模板上周期性排列的矩形凹槽的占空比为1∶1。

所述的压力模板的放置位置应使矩形凹槽与底板上光纤汇聚槽的轴方向垂直。此处所述光纤汇聚槽为光纤放入本滤波器后呈发散状之前的位置。

所述的底板上的光纤槽是同光纤半径相同的半圆形光纤槽。

本实用新型涉及的滤波器，是将多条普通单模光纤分别置于同一圆形底板上有固定偏转角度的光纤槽内，用相同面积的带有均匀周期矩形凹槽的模板覆盖(如图1、2示)。用模板挤压单模光纤使其发生物理形变时，通过光弹效应使折射率发生周期性的调制引起纤芯模与包层模式的耦合而形成光栅效应；由于各个光纤的偏转角度不同，从而同时产生了多个不同的倾斜长周期光纤光栅。不同的倾斜长周期光纤光栅对应不同的光谱(如图3示)。所形成的每个光栅既可以独立使用，又可以对多个不同的波长同时进行滤波。

如果设计的光栅的谐振波长不能满足频谱需要，则可绕圆心水平旋转压力模板，即改变底板上光纤槽与压力模板上的凹槽之间的相对偏转角度。此时，形成新的一组长周期光纤光栅，即可得到需要的滤波波段。另外，对模板施加压力的大小对波长移动也有一定的影响。实验得知，在一定的压力范围内(在不过耦合的情况下)，随着压力的增大，谐振波长向长波方向有少许漂移。

长周期光纤光栅损耗峰的大小与模板施加压力的大小有关。随着压力的增大，损耗峰逐渐明显增大，同时带宽逐渐减小。因此，该滤波器可以通过调节压力来控制其频谱调制深度。