[发明专利]一种多波长光纤滤波器

说明书

技术领域

本发明属于光纤器件、光通信领域，涉及一种光纤滤波器，尤其是涉及一种基于酒精填充的光子晶体光纤结合控制电路实现的光谱自由范围可调的多波长滤波器。 

背景技术

全光纤型的功能器件是当前的研究热点，多波长滤波器是波分复用系统中的关键器件之一。 

多波长滤波器在波分复用系统中具有广泛的应用，主要被用作多信道隔离滤波器和波长选择滤波器等。常用的多波长滤波器的实现方案包括晶体双折射、阵列波导光栅和马赫曾德干涉仪(Mach-Zehnder interferometer)等，其中全光纤型的马赫曾德干涉仪多波长滤波器可以很好的与现有的通信系统兼容，插入损耗较小，因而受到较多关注。 

现有的信道频率间隔固定的滤波器无法适应动态的光通信系统，导致技术发展受到限制，因而在实际使用中存在诸多不便。而动态可调的多波长滤波器由于能够实现灵活的滤波效果，所以它更能满足实际的应用需求，因此成为了当前的研究热点。一般的，实现滤波器可调的方案包括机械调节、液晶调节和利用晶体的电光效应进行调节等，此外也有人报道了基于热致调谐的滤波器方案。针对全光纤型的马赫曾德干涉仪这种结构，热致调谐是一种可靠的备选方案。已有人报道了利用微加热阵列对线性啁啾光纤光栅进行加热实现了可开关的、离散的带通滤波器，但是这种方案的缺点是信道数量很有限，而且其周期性也未必能得到很好的保证。另外一方面，出于对信号高保真度和大的信号波长漂移容忍度的要求，顶部平坦的滤波器是实际应用中所希望的，因为它可以提高信号的保真度以及增强对信号波长漂移的容忍度，以往的方案基本是通过并联或串联两个马赫曾德干涉仪来实现顶部平坦的滤波器，但是他们都没提到其调谐性，因此降低了器件的灵活性。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是： 

一、如何增强多波长光纤滤波器的热敏性； 

二、如何实现对滤波器自由光谱范围的调谐。 

为了解决以上技术问题，本发明提供一种多波长光纤滤波器，该滤波器实现了光谱自由范围控制调谐，具有动态范围大、调谐精度高、调节灵活、灵敏度高等优点，是一种透射谱顶部平坦的全光纤型多波长滤波器。 

本发明解决以上技术问题的技术方案是： 

一种多波长光纤滤波器，包括光子晶体光纤、第一单模光纤、第二单模光纤、控制电路和热打印头阵列，光子晶体光纤的空气孔中灌入酒精，第一单模光纤和第二单模光纤分别连接于光子晶体光纤两端，连接后的光子晶体光纤与热打印头阵列紧密贴合，热打印头阵列由密集的亚毫米量级的加热单元构成，热打印头阵列连接控制电路，由控制电路进行控制； 

控制电路包括单片机、电压源、矩阵键盘和液晶显示器，电压源通过控制开关对单片机进行实时供电；单片机分别与热打印头阵列、矩阵键盘连接和液晶显示器连接，由矩阵键盘输入控制指令控制热打印头阵列上对应的发热元件发热，液晶显示器实时显示键盘输入的指令和工作状态； 

针对要解决的第一个技术问题，在第一单模光纤与光子晶体光纤连接处，由于模场失配，来自单模光纤的光不仅会激发起光子晶体光纤内的基膜，也会有高阶模(包层模)产生，不同模式的有效折射率不同，经光子晶体光纤传输后不同模式间会存在相位差，随后它们耦合进第二单模光纤中，并在光子晶体光纤与第二单模光纤连接处发生干涉，形成周期性的梳状谱。相邻两个波峰或波谷之间的间隔为：Δλ_FSR≈λ²/(Δn_eff·L)，其中Δn_eff为模式间的有效折射率差，L为干涉臂长。当给光子晶体光纤加热时，由于同时存在热光效应和热膨胀效应，所以Δn_eff和L都会发生改变，导致滤波器的自由光谱范围发生变化。为了增强器件的热敏性，本申请简单的在光子晶体光纤的空气孔内灌入酒精，由于酒精的热光系数(3.94x10^-4/K)比二氧化硅(8.6x10^-6/K)的高两个数量级，所以该器件能有效地增强外界温度变化对其输出光谱的影响，动态范围随之增大，实现自由光谱范围可调的多波长滤波器。