[发明专利]一种微腔耦合系统的制备方法和微波光子滤波器

说明书

本发明公开了一种微波光子滤波器，包括：射频放大器，掺铒光纤放大器，可调谐光衰减器，微腔耦合系统，光谱分析仪，光电探测器；可调谐激光器发出的窄线宽光载波经过偏振控制器后，由DP‑MZM调制成双边带光波，双边带光波经过掺铒光纤放大器进行放大后，通过可调节光衰减器控制进入微腔耦合系统的双边带光波的光功率；微腔耦合系统输出的光信号分为两路，一路进入用于实时监测光信号的边带信息的光谱分析仪，另一路通过光电探测器后进入用于监测光信号的射频谱的VNA；同时VNA输出射频信号，输出的射频信号经过射频放大器后通过正交混频器加载到DP‑MZM上，实现边带的调制。其中，微腔耦合系统以将微球结构以过耦合方式贴合在第二锥形光纤的锥区的方式得到。

技术领域

本发明涉及微纳光学器件技术领域，具体涉及一种微腔耦合系统的制备方法和微波光子滤波器。

背景技术

传统的微波光子滤波器大多数是基于光纤非线性效应，如参量放大以及频率转移等来实现的。受限于光纤器件的结构与性能，这类微波光子滤波器带宽大多数仍不够窄。近些年来，由于光学微腔理论上具有极高的品质因子，更容易得到极窄线宽的光学模式，基于微腔结构的光学器件引起了广泛的关注，因此也出现了许多基于微腔结构的微波光子滤波器。相较于传统的微波光子滤波器，基于微腔结构的微波光子滤波器具有结构简单轻便，更易于实现小型化集成的特点；同时由于微腔结构具有极高的品质因子以及良好的热调谐与电调谐能力，基于微腔结构的微波光子滤波器能够实现更窄的滤波带宽以及具有更好的可调谐性与可重构性。目前常用的微腔结构有微环腔、光子晶体腔、微盘腔以及微球腔等，其主要是利用这些微腔的回音壁模式进行光域上的信号处理从而实现微波光子滤波器的功能。微腔的品质因子(Q值)决定了谐振模式的线宽进而影响滤波器的带宽；自由光谱范围(FSR)反应了两相邻模式的间隔大小进而决定了滤波器的频率调谐能力。因此微腔的品质因子、自由光谱范围成为决定滤波器性能的重要指标参数。Liu Y等人曾在论文“Tunablemegahertz bandwidth microwave photonic notch filter based on a silicamicrosphere cavity,”Opt.Lett.41(21),5078-5081(2016)中提出基于微球腔的高Q值实现极窄线宽的微波光子滤波器功能。但是由于加工工艺的困难、材料损耗的限制、耦合条件的苛刻，目前微腔的Q值难以进一步提高，因此大部分基于微腔滤波器的带宽仍处于吉赫兹GHz级别，抑制比也无法稳定的达到较高水平，加工制作过程也较为复杂。因此，行业内急需研发一种基于微腔的高抑制比、超窄带宽、低复杂性与高稳定性的微波光子滤波器，其将在微波光子信号处理领域具有重要的实际应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种微腔耦合系统的制备方法。

本发明的另一目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种微波光子滤波器。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种微腔耦合系统的制备方法，包括：

S1，通过微光纤拉锥装置拉制一根锥区直径为10-20微米的第一锥形光纤，将第一锥形光纤从中间截断，得到尖端直径为10-20微米的光纤尖锥203；

S2，通过微光纤拉锥装置拉制一根用于微腔耦合的第二锥形光纤，所述第二锥形光纤为单模状态；

S3，利用二氧化碳激光加工装置使第一锥形光纤的光纤尖锥熔融并在表面张力的作用下形成微球结构3101；

S4，将所述微球结构3101以过耦合方式贴合在第二锥形光纤的锥区3102，得到微腔耦合系统310。