[发明专利]一种光子晶体光纤可调微波毫米波发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光子晶体光纤可调微波毫米波发生器，属于光电子技术领域。

背景技术

光子产业中存在着一种基础的材料——光子晶体，光子晶体的研究不仅仅是光通讯领域内的问题，同时它对其他相关产业也将产生巨大的影响。自从1987年Yablonowitch和John分别独立地提出了光子晶体和光子禁带的概念以来，光子晶体就成为国内外都受到极大重视的热点课题，在光学物理、凝聚态物理、电磁波、信息技术等领域引起了人们广泛的关注。在这短短二十年里，光子晶体在理论研究和实验研究方面都取得了显著的成果，并且在某些领域也有了一定的应用，比如光子晶体光集成回路、光子晶体光波导、光子晶体滤波器等。

光子晶体中有一种是制作在光纤中，一般称之为光子晶体光纤，光子晶体光纤的一般结构如附图1所示，它是在光纤中沿轴向均匀排列着气孔，从光纤端面看，存在着周期性的二维结构，该二维周期性的结构一般为圆形空气孔，其中的d表示圆形空气孔的直径，而Λ表示周期，其中的一个气孔遭到了破坏或缺失，这样就产生了缺陷，光就能够在缺陷中传播，其中的缺陷如附图1中的中央部分所示，在中央部分处，周期性的二维结构遭到了破坏了，从而在中间位置处产生了能够导光的缺陷。

在光子晶体光纤中还有另外一种，那就是双折射光子晶体光纤，与普通的光子晶体光纤不同，双折射光子晶体光纤中可以产生双折射。产生双折射的方法有多种，包括在中央部分的缺陷区设置小的空气孔以破坏对称性，以及在包层中将圆形空气孔改变为椭圆形，以上的方法均能产生双折射光子晶体光纤。其中设置椭圆孔或在中央的纤芯设置小圆孔以破坏对称性的结构，分别如附图2和附图3所示，附图2中在包层中具有椭圆形的空气孔，附图3在纤芯处设置有三个用于破坏对称性的小圆孔，都是为了破坏对称性，其中的Λ表示周期，a和b分别表示短长轴方向的直径。

同时，在本领域中，使用光纤激光器或者光纤发生器以光学的方法来产生微波或毫米波以其成本低廉，方法简单而广泛引起人们的注意，一种典型的产生微波毫米波的方式就是使用在保偏光纤中制作的光栅作为光纤激光器的反射或透射光栅，由于保偏光纤的双折射特性，从而使得在保偏光纤中制作的光栅具有了相互垂直的两个振荡光，这两个振荡光由于频率较为接近，可以利用两者的拍频在光电探测器上产生微波或毫米波，但是，在这种方法中，如果想实现可调的微波毫米波输出是困难的，一般都会伴随着复杂的结构，从而使得成本增加，调节困难。

针对上述问题，我们提交申请号为201110162832.X的发明专利申请，但是，在该发明中，还存在需要改进的地方，那就是温度调节的过程中，由于双折射光子晶体光纤本身对于温度的变化缺乏足够的敏感性，在调节过程中需要进行较大的温度范围变化，其结果是调节过程费时费力。

发明内容

本发明就是为解决上述问题而提出的，提供一种光子晶体光纤可调微波毫米波发生器，很好的解决现有技术中所存在的问题，其能够在较小温度变化的情况下实现微波毫米波的调谐。

本发明的思路是在双折射光子晶体光纤中添加光纤匹配液，由于光纤匹配液具有较高的折射率温度系数，从而能够大幅提高双折射光子晶体光纤的温度系数，从而敏感的改变光电探测器上微波或毫米波的频率，从而简单实现了输出微波或毫米波的调谐。

以上述思想构建的光子晶体光纤可调微波毫米波发生器，具有调节简单，结构简单，成本低廉等优点，很好的解决了现有技术中的问题。

根据本发明的一实施例，提供一种双折射光子晶体光纤微波毫米波发生器，该发生器包括：泵浦源，用于将泵浦源的泵浦光耦合进入谐振腔的光纤耦合器，以及所述谐振腔，其特征在于：所述谐振腔由光纤光栅和组合光纤形成，所述组合光纤是由有源光纤与双折射光子晶体光纤串接而成，并且至少一根双折射光子晶体光纤上设置有加热器或制冷器，用于改变所述双折射光子晶体光纤的双折射程度，所述双折射光子晶体光纤中填充有光纤匹配液。

根据本发明的另外一实施例，所述组合光纤包括一根有源光纤和一根双折射光子晶体光纤。

根据本发明的另外一实施例，所述组合光纤包括多根有源光纤和多根双折射光子晶体光纤。

根据本发明的另外一实施例，所述有源光纤为掺铒，掺镱或铒镱共掺光纤。

根据本发明的另外一实施例，所述双折射光子晶体光纤为包层中具有椭圆空气孔的光子晶体光纤。

根据本发明的另外一实施例，所述双折射光子晶体光纤的纤芯中具有用于破坏对称性结构的小圆孔。