[发明专利]微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的光学上下载滤波器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信、光纤传感和光信息技术领域，具体是一种微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的光学上下载滤波器及其制备方法。

背景技术

随着人类社会进入信息时代，作为信息传递主要手段之一的光通信技术取得了突飞猛进的发展。为了克服传统通信系统受到电子电路处理速率限制的瓶颈，充分开发光纤的带宽优势，迫切要求对目前的光纤通信系统进行扩容，而光纤密集波分复用(DWDM)被认为是增加通信传输系统容量以满足日益增长的业务需求的一种行之有效的技术。在DWDM系统节点中有一关键器件 – 光学上下载滤波器（即光分插复用器，OADM），它可以根据需要将网络中的某路（或某几路）信道下载到本地或将本地信号上载到网络中，在光域上实现对网络容量的分配与管理。它使光纤通信网具有灵活性、选择性和透明性等优越功能。利用OADM还能提高网络的可靠性，降低节点成本，提高网络运行效率，因此是组建全光网的关键技术之一。

2003年，童利民在Nature上发表了基于微纳光纤结构以及传输光场的论文，证明了光场在微纳光纤中传输的可能性，并提出用微纳光纤可制作微纳光纤环以实现环型谐振腔的功能。近年来环型谐振腔（直径从几十微米到几百微米）在基础科学研究领域和光子学集成应用领域均引起了人们越来越广泛的关注，基于环型谐振腔的光学滤波器已经被广泛研究，其种类有：第一类是基于微机电系统技术制作的光分插复用器（如CN 1396738 A）；第二类是基于环形谐振腔的可调光学滤波器（如CN 101046531 A）；第三类是基于二维光子晶体表面模的微环共振滤波器（如CN 101697023 A）；第四类是多重嵌入式微型谐振腔滤波器（如CN 101915963 A）。以上专利均能实现良好的滤波特性，但其制作工艺比较复杂。

发明内容

为了克服已有基于环形谐振腔的滤波器制作困难的不足，本发明提供一种制作简单的微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的光学上下载滤波器。

本发明还提供上述光学上下载滤波器的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的光学上下载滤波器，其特征在于该滤波器由微纳光纤环和侧边抛磨光纤所组成，所述微纳光纤环包括环形微纳光纤及与其相连的第一端口和第二端口，所述环形微纳光纤由微纳光纤绕成环形而制成，所述微纳光纤的直径为3～10mm，环形微纳光纤的外径为300～1500mm；所述侧边抛磨光纤是在圆形普通光纤上，其中一段长度为5～30mm 的区域设为抛磨区，与抛磨区相连的两端分别为第三端口和第四端口，抛磨区的部分包层被去除，抛磨区的横截面为“D” 型，抛磨面与纤芯界面的距离为1～10μm，环形微纳光纤与抛磨面相接触。频率分量丰富的光信号通过第一端口输入到滤波器结构中，其中满足谐振条件的光信号在谐振腔内形成谐振，最终在第三端口输出，实现了本地信号的下载；其余频率分量的光信号由于不满足谐振条件，沿着第二端口输出；对于本地上传的光信号在第四端口输入，光信号经由侧边抛磨光纤与环形微纳光纤接触部分耦合进环形微纳光纤，一部分频率分量满足谐振条件在环形微纳光纤内形成谐振，这部分信号最终在第二端口输出，实现了本地信号的上载。

进一步的，环形微纳光纤与侧边抛磨光纤的抛磨面相垂直，环形微纳光纤的轴向与抛磨区的光纤轴向相垂直。

进一步的，环形微纳光纤为单结型。

一种微纳光纤环与侧边抛磨光纤耦合的上下载滤波器的制作方法，其特征在于包括下列步骤：

（1）将一段圆形普通光纤拉制成光纤拉锥区直径为3～10mm、长度为1～3cm的微纳光纤；将拉制好的微纳光纤绕制成环外径为300～1500mm的单结型环形微纳光纤，在环靠近结点处设置一根金属微丝进行辅助固定；环形微纳光纤的两端分别为第一端口和第二端口；

（2）对另一段圆形普通光纤抛磨处理成侧边抛磨光纤，抛磨区的总长度为5～30mm，抛磨区的横截面为“D” 型，抛磨面与纤芯界面的距离为1～10μm；侧边抛磨光纤的两端分别为第三端口和第四端口；

（3）将环形微纳光纤与抛磨面相接触，环形微纳光纤与侧边抛磨光纤的抛磨面相垂直，环形微纳光纤的轴向与抛磨区的光纤轴向相垂直；