[发明专利]波长及带宽可调的级联长周期光栅滤波器及制作方法

权利要求书

1.一种中心波长及带宽可调的级联长周期光栅滤波器，其特征在于：在纤芯中传导的光通过长周期光栅将部分模式耦合进入包层产生包层模，包层模与纤芯模共同沿光纤传输，当包层模返回纤芯时同纤芯中传输的纤芯模发生耦合，耦合的波长成分会产生损耗不再继续传输，未发生耦合的波长成分继续沿纤芯传输，通过高频和低频长周期光栅组，将非传播的光波成分消除，从而实现带通滤波的作用，其包括结构相同的高频滤波组(3)和低频滤波组(4)；所述高频滤波组(3)包括级联的一组以上高频长周期光栅组、第一支撑架(1)和第一温控平台(5)；所述低频滤波组(4)包括1组以上低频长周期光栅组、第二支撑框架(2)、第二温控平台(6)；所述各高频长周期光栅组和各低频长周期光栅组级联，刻蚀在同一根单模光纤(8)上；所述各高频长周期光栅组和各低频长周期光栅组均由紧密相连的第一至第N长周期光栅组成；所述第一温控平台(5)与加热平台紧密贴合；所述各高频长周期光栅组和各低频长周期光栅组中长周期光栅之间的间距均大于等于前一个长周期光栅的周期；所述低频滤波组中个长周期光栅的周期大于所述各高频滤波组中各长周期光栅的周期。

2.根据权利要求1所述的一种中心波长及带宽可调的级联长周期光栅滤波器，其特征在于：所述第一至第二温控平台(5，6)使用加热上限为400℃石墨温控平台，热稳定后的漂移温度小于1℃；当级联的长周期光栅结构参量相同时，光在经过首个长周期光栅后，纤芯模部分耦合至包层模，包层模和剩余的纤芯模分别沿着包层的纤芯传输，在第二个级联长周期光栅处，包层模耦合回纤芯成为纤芯模，并与之前未耦合的纤芯模发生干涉；第一高频长周期光栅组包括2个紧密级联的长周期光栅间隔为1个周期，其长周期光栅的周期范围为180μm至200μm；第二高频长周期光栅组包括2个紧密级联的长周期光栅间隔为1个周期，其长周期光栅的周期范围为220μm至240μm；第一低频长周期光栅组中包括2个紧密级联的长周期光栅间隔为1个周期，其长周期光栅的周期范围为270μm至290μm；第二低频长周期光栅组包括2个紧密级联的长周期光栅间隔为1个周期，其长周期光栅的周期范围为310μm至330μm；所述各高频长周期光栅组和各低频长周期光栅组分别用紫外固化胶固化在第一和第二支撑架(1，2)的顶部；所述紫外固化胶耐高温300℃。

3.一种如权利要求1所述的波长及带宽可调的级联长周期光栅滤波器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：光纤预处理：刻蚀前将单模光纤(8)表面的涂覆层剥除，左右两侧尾纤各预留20cm以上，将此待刻蚀单模光纤(8)用光纤夹具加紧固定，并施加轴向拉力；

步骤2：绘制长周期光栅：绘制单一周期的长周期光栅，按所需周期长度进行绘制；

步骤3：刻蚀长周期光栅：包括以下步骤：

步骤3-1：使用在线监测设备监测，采用工作波长为1064μm的CO₂红外激光工作站刻蚀长周期光栅的中心，下陷达到15dB时停止；

步骤3-2：保持光纤的预拉张紧状态，间隔前一长周期光栅一个周期的距离，继续拉制与其紧密级联的另一长周期光栅，按所述步骤3直至刻蚀完成；

步骤3-3：判断是否完成所有长周期光栅的制作，如果是转向步骤4，否则重新进行步骤3；

步骤4：滤波器装配：将第一至第二高频长周期光栅组中的长周期光栅与所述第一温控平台(5)的加热板紧密贴合，通过紫外固化胶固化封装在所述第一支撑框架(1)内；将第一至第二低频长周期光栅组与所述第二温控平台(6)的加热板紧密贴合，通过紫外固化胶固化封装在所述第二支撑框架(2)内。

4.根据权利要求3所述的波长及带宽可调的级联长周期光栅滤波器的制作方法，其特征在于：所述第一高频长周期光栅组(301)中的2个长周期光栅周期范围均为为180μm至200μm，刻写120个周期，间距一个光栅周期；所述第二高频长周期光栅组(302)中的2个长周期光栅周期范围均为为220μm至240μm，刻写120个周期，间距一个光栅周期；所述第一低频长周期光栅组(401)中的2个长周期光栅周期范围均为为270μm至290μm，刻写120个周期，间距一个光栅周期；所述第二低频长周期光栅组(402)中的2个长周期光栅周期范围均为为310μm至330μm，刻写120个周期，间距一个光栅周期。

5.根据权利要求3或4所述的波长及带宽可调的级联长周期光栅滤波器的制作方法，其特征在于：所述CO₂激光工作站刻蚀速度为8mm/s，激光频率为7kHz，所述单模光纤8型号为HI1060，工作波段为980nm-1600nm。