[发明专利]一种基于单光纤耦合表面纳米轴向光子结构微腔的光学带通滤波器

说明书

本发明公开了一种基于单光纤耦合SNAP结构微腔的光学带通滤波器，包括锥形光纤和表面纳米轴向光子结构微腔，所述锥形光纤包括锥腰、输入端口和输出端口，所述锥形光纤的输入端口用来输入连续波长激光，所述锥形光纤的输出端口用来获得滤波后的光波，所述表面纳米轴向光子结构微腔和锥形光纤中的锥腰保持接触，所述锥形光纤与所述表面纳米轴向光子结构微腔通过光学倏逝波耦合效应建立连接，产生谐振模式的能量会有部分耦合回到锥形光纤并通过输出端口输出。本发明实现了单光纤耦合SNAP结构微腔的光学带通滤波，克服了目前利用双光纤耦合回音壁微腔实现带通滤波时存在的稳定性差以及调谐难度大的缺点。

技术领域

本发明属于光学滤波技术领域，更具体地，涉及一种基于单光纤耦合表面纳米轴向光子(Surface nanoscale axial photonics，SNAP)结构微腔的光学带通滤波器。

背景技术

回音壁微腔作为一种光学谐振腔，具有激光选频作用，凭借其极高的Q值，在光学窄带滤波领域有重要应用前景。传统的单波导微腔耦合系统，本身是一种带阻滤波器，但在很多应用场合需要实现带通滤波功能，解决方案通常是在单波导耦合结构中放置额外的耦合器，构成双波导微腔耦合系统。基于回音壁微腔，目前国际上已经实现的带通滤波器件主要有双光纤耦合微盘腔、片上双波导耦合环形腔、双光纤耦合微球腔和双光纤耦合瓶口腔等。其中片上双波导耦合环形腔具有便于集成的优势，但制作工艺复杂，且由于环形腔表面粗糙度的限制，滤波带宽难以做到很窄；其余的双光纤耦合微腔系统虽然具有高Q值、极窄线宽的优势，但两根微纳锥形光纤的耦合调谐一方面大大增加了系统的操作难度，另一方面使得该系统难以做成性能优异且稳定的滤波器件，任何一根光纤的扰动均会影响滤波性能。另外，发明人已公开的专利(CN105633519A)提出了利用双光纤耦合准柱形腔实现稳定调谐Add-Drop滤波器的方法，虽然稳定性得到提高，但依然摆脱不了耦合调谐的高难度和复杂性。为克服微腔的双光纤耦合系统的劣势，本发明通过优化耦合结构，提出一种基于单光纤耦合SNAP结构微腔的光学带通滤波器。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种基于单光纤耦合SNAP结构微腔的光学带通滤波器。通过减小锥形光纤锥腰处的尺寸至亚微米量级，增大微腔靠近锥形光纤时非谐振波段的光损耗，并保证谐振波段的光波能够从微腔耦合回到锥形光纤得以实现。解决了目前利用双光纤耦合回音壁微腔实现带通滤波时存在的稳定性差以及调谐难度大的问题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种基于单光纤耦合表面纳米轴向光子结构微腔的光学带通滤波器，包括锥形光纤和表面纳米轴向光子结构微腔，所述锥形光纤包括锥腰、输入端口和输出端口，所述锥形光纤的输入端口用来输入连续波长激光，所述锥形光纤的输出端口用来获得滤波后的光波，所述表面纳米轴向光子结构微腔和锥形光纤中的锥腰保持接触，所述锥形光纤与所述表面纳米轴向光子结构微腔通过光学倏逝波耦合效应建立连接，产生谐振模式的能量会有部分耦合回到锥形光纤并通过输出端口输出。

进一步地，所述锥形光纤的锥腰的直径为600～800nm，所述锥形光纤的锥度为1：(10～50)，所述锥形光纤的锥区长度为10～50mm。

进一步地，所述的表面纳米轴向光子结构微腔的纵截面轮廓沿轴向呈抛物线形、高斯曲线形或类梯形。

进一步地，所述的表面纳米轴向光子结构微腔的轴向尺寸为0.1～0.6mm，径向尺寸为5～20nm。