[实用新型]一种基于啁啾相移光纤光栅的可调谐滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于啁啾相移光纤光栅的可调谐滤波器。

背景技术

光滤波器的作用是只让特定波长的光通过，并阻止其他光波长通过。光滤波器在光纤通信系统，尤其是WDM系统及全光交换网络中有十分广泛的用途，如对光放大器的ASE进行滤波以减小其不良影响，在WDM系统中进行信道选择等。常见的有法布里-珀罗(F-P)滤波器、介质膜滤波器、光纤光栅滤波器等。法布里-珀罗滤波器、介质膜滤波器都有着不可调谐、器件插入损耗大等缺点，光纤光栅在光滤波器方面的优势日渐凸显。

1978年Hill等人首次利用驻波法在掺锗光纤中研制出世界上第一个永久性的可实现反向模式间耦合的光纤布拉格光栅。此后，光纤光栅的研究和应用得到了很大发展。由于光纤光栅具有体积小、熔接损耗小、全兼容与光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。光纤布拉格光栅的模式耦合是指传输方向相反的模式之间的耦合，主要是指正向基模的能量耦合到反向基模或包层模中，以致谐振波长处正向基模的能量减弱，而反向基模的能量增强，因此，从光纤的反射端来看光纤布拉格光栅是一个带通滤波器，即是一个波长选择器件。由于布拉格光栅的反射峰的线宽较大，可以通过引入相移来减小带宽。在光纤布拉格光栅中心附近任意位置插入π相移，就可以在反射谱通带中央引入很深的凹陷，即在透射谱阻带中央出现很强的反射峰。这个凹陷的线宽非常细，因而可以达到精细滤波的要求的，相对于光纤布拉格光栅有了很大的改进。然而，基于这种结构的滤波器受到光纤布拉格光栅最大波长位置的限制，又由于仅有一个反射峰，在多通道滤波、可调谐性等方面有着很大的不足。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种适用于实际应用，具有较宽工作范围，并且能减少仪器非线性因素影响的高灵敏度强度解调型温度不敏感的光纤光栅加速度计。

本实用新型包括基座、悬臂梁、啁啾相移光纤光栅、入射光纤、出射光纤、啁啾光纤光栅、光环行器；

悬臂梁与基座固定垂直设置，悬臂梁为直角三棱柱结构，其顶面和底面平行且垂直于基座；啁啾相移光纤光栅附着在悬臂梁的中性面上，啁啾相移光纤光栅的始端设置在悬臂梁的底面与中性面的交汇处、末端设置在悬臂梁的顶面与中性面的交汇处，啁啾相移光纤光栅的水平倾斜角α为3～45度；入射光纤与啁啾相移光纤光栅的始端连接，啁啾相移光纤光栅末端通过光纤与光环行器的第一端口光连接，啁啾光纤光栅与光环行器的第二端口光连接，出射光纤与光环行器第三端口光连接。

本实用新型输出谱线密集度高，适用于多通道滤波；谱线线宽非常精细，并且自由光谱范围动态可调，可调节范围大，调谐速度快，插入损耗低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1所示，一种基于啁啾相移光纤光栅的可调谐滤波器包括基座1、悬臂梁3、啁啾相移光纤光栅4、入射光纤2、出射光纤7、啁啾光纤光栅5、光环行器6；

悬臂梁3与基座1固定垂直设置，悬臂梁3为直角三棱柱结构，其顶面和底面平行且垂直于基座1；啁啾相移光纤光栅4附着在悬臂梁3的中性面上，啁啾相移光纤光栅4的始端设置在悬臂梁3的底面与中性面的交汇处、末端设置在悬臂梁3的顶面与中性面的交汇处，啁啾相移光纤光栅4的水平倾斜角α为30度；入射光纤2与啁啾相移光纤光栅4的始端连接，啁啾相移光纤光栅4末端通过光纤与光环行器6的第一端口光连接，啁啾光纤光栅4与光环行器6的第二端口光连接，出射光纤7与光环行器6的第三端口光连接。

本实施例中啁啾相移光纤光栅采用长度为8cm，啁啾系数为4.0nm/cm，直流耦合系数为1.5×10^-4，交流耦数为sδn_eff＝3.8×10^-4的光纤光栅，并等间距写入17个π相移点。信号光从入射光纤进入到啁啾相移光纤光栅，其透射谱经光环形器的第一端口到达与光环形器第二端口相连的同啁啾相移光纤光栅匹配的啁啾光纤光栅，其反射谱经光环形器第二端口进入与光环形器第三端口相连的出射光纤完成滤波。

该滤波器的工作原理如下：信号光经啁啾相移光纤光栅后，其透射谱中会出现多个线宽精细的透射峰，但此时透射谱边缘噪声仍十分明显。啁啾相移光纤光栅的透射谱经过与之匹配的啁啾光纤光栅的反射，最终输出谱线的信噪比达到理想的程度。如图1所示，将啁啾相移光纤光栅倾斜粘贴在悬臂梁的侧面，对悬臂梁施加应力时，悬臂梁挠度发生变化，其中性面上下两侧的光栅同时产生不同的应变，啁啾相移光纤光栅的啁啾率会随之发生变化。由于，相移峰的位置依赖于相移点处的最大波长，因此，通过调节悬臂梁的挠度，可以实现滤波信号自由光谱范围(FSR)较大范围的动态调节。在悬臂梁自由状态下，谱线的相移峰非常精细，信道间噪声较小，可以达到较高的信道隔离度，同时谱线密集度高，非常适合多通道精细滤波。