[发明专利]一种可调谐光纤光栅滤波器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种可调谐光纤光栅滤波器，属于光纤传感和光纤通信技术领域。

(二)背景技术

光纤光栅是一种新型的光无源器件，因其具有抗电磁干扰、尺寸小、与通信光纤良好匹配等优异的特性在光纤通信和光纤传感领域得到广泛应用。利用光纤光栅的选频特性对应变和温度的敏感效应，可以实现对多种物理量(如应变、应力、位移、挠度、重量、电压、电流、磁场、压强、加速度)的高精度传感测量。反之，也可以通过控制施加在光纤光栅上的应变和温度，实现其波长和带宽的调谐。光纤光栅的调谐特性可以用于可调谐激光器、可调谐光滤波器、可调谐色散补偿器和增益平坦器等，并应用于波分复用(WDM)通信系统中。正是由于光纤光栅具有这么多应用前景，使光纤光栅的调谐技术成为光纤光栅技术的重要组成部分。调谐技术研究的重点是：光纤光栅的调谐范围、调谐精度以及响应速度。温度调谐是利用光纤光栅外层镀膜、在光纤光栅上涂覆温度敏感材料或者把光栅埋入热膨胀系数较大的基底材料，通过改变外层镀膜、涂层或者基底材料的温度实现调谐。H.G.Limberger等在光纤光栅外镀有良好导热性能的金，通过控制金膜上的电流控制温度，在直流电压下获得2.15nm的调谐范围。由于光纤光栅的温度敏感性低，所以很难实现大范围的调谐。应变调谐是通过沿光纤光栅轴向施加的应力使光栅的周期和折射率改变，实现光纤光栅波长调谐。这种方法可以实现更大范围的调谐和更快的响应速度。常见应变调谐方法有使用压电陶瓷(PZT)、悬臂梁、电磁场、步进电机。Iocco A.等人(参见Alessandro Iocco，Hans Georg，Limberger，Bragg grating fast tunable for wavelength division multiplexing，Journalof Lightwave Technol.，1999，17(7)：1217～1221.)利用层片PZT可以产生45nm的调谐量，调谐速度达到21nm/ms。虽然这种调谐方法的波长调谐范围大，但是价格昂贵，实际使用也受到限制。Lyons E.R.等人(参见E.R.Lyons，H.P.Lee，Demonstration of an etchedcladding fiber Bragg grating filter with reduced tuning force requirement，IEEEPhoton.Technol.Lett.，1999，11(12)：1626～1628.)用氢氟酸将光纤的包层腐蚀掉，用应力调谐获得了21.2nm的调谐量。这种方法需要将包层腐蚀掉，很难控制腐蚀程度，而且很容易造成光栅的断裂。余有龙，刘志国等人(参见余有龙，刘志国等，基于悬臂梁的光纤光栅无啁啾线性调谐，光学学报，1999，19(7)：837～876.)通过外力使悬臂梁弯曲从而对粘贴于其表面的光栅施加轴向应力，调谐范围达到4.5nm。这种调谐方法的缺点是调谐范围太小，无法实现大范围调谐。日本东京大学的Mokatar M.R.等人(参见Mokatar M R，Goh C S，Butler S A，et al.Fiber Bragg grating compression-tuned over 110nm[J].Electronics Letters，2003，39(6)：509511.)利用弯曲梁对粘贴在其表面的光纤光栅进行应力调谐，获得了110nm的调谐范围。虽然这种调谐方法的波长调谐范围很大，但是调谐过程是通过手动控制，波长调谐量的精确度受到限制。

(三)发明内容

为了克服现有背景技术的缺陷和不足，本发明提供了一种新颖、简便、有效的可调谐光纤光栅滤波器。

一种可调谐光纤光栅滤波器，包括弹性杆、水平滑杆、精密丝杆，直线型步进电机、固定平台、移动平台、底座、驱动器、MCU、PC机，其特征在于固定平台固定在底座两端上，固定平台上水平固定有水平滑杆；精密丝杆通过轴承被固定在固定平台上，和水平滑杆平行放置，其一端穿出固定平台和步进电机的转轴相连接；移动平台上面带有通孔，通孔穿过水平滑杆并可沿水平滑杆来回移动；移动平台下方固定有法兰，法兰内带有丝纹，法兰套接在精密丝杆上，其丝纹和精密丝杆上的丝纹相适配，通过步进电机连同精密丝杆的转动可带动法兰及移动平台作水平移动；弹性杆两端分别固定在底座一端的固定平台和移动平台上，光纤光栅粘贴在弹性杆的中间；PC机的串口输出经MCU和驱动器相连接，驱动器与步进电机相连。

所述的弹性杆可以是有机玻璃材料，也可以是塑料或弹性金属材料。

所述MCU是指微处理机控制器。