[发明专利]一种基于SPR原理的宽范围可调光纤滤波器

说明书

本发明提供的是一种基于SPR原理的宽范围可调光纤滤波器。由宽谱光源1、被折射率溶液加以封装，镀上金属膜和二维材料薄膜的侧抛D型光纤2、被折射率溶液加以封装，镀上金属膜和二维材料薄膜的侧抛D型光纤3、光谱分析仪4以及隔离器5组成。宽带光源在光纤2和光纤3金属膜附近产生SPR现象，并根据封装折射的不同从而调谐共振波长，通过级联实现了宽范围可调的滤波作用。本发明制备简易成本低，滤波效果好，形成的光滤波器易于集成，可用于光纤通信。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种基于SPR原理的宽范围可调光纤滤波器，可用于在不同波段实现良好的宽带偏振滤波功能，属于光纤滤波技术领域。

(二)背景技术

光纤滤波器是波分复用(WDM)光通信系统和传感系统中基本的关键器件之一，波长可调谐、插入损耗低、与光纤通信系统易于集成的全光纤可调谐滤波器，正受到科研工作者的青睐。根据光的干涉和衍射原理设计而成的光纤滤波器主要用来滤除信号中无用的频率(波长)成分。根据光的干涉和衍射原理，结合光纤的导光特性,开发了多种光纤滤波器结构，如基于干涉的光纤滤波器，基于光纤光栅的光纤滤波器，基于耦合器的光纤滤波器，基于双折射Lyot和Solc的Sacnac环型光纤滤波器，基于声光调制机制的声光滤波器和基于微结构光纤光子晶体光纤为基本元件的光纤光滤波器。

光纤中表面等离子体共振(SPR)是指，当光从折射率较大的纤芯入射到折射率较小的包层界面处时，在满足入射角大于临界角的条件下，纤芯与包层的界面处可发生全反射，由于全反射发生时传输光并不是全部返回高折射率的纤芯区域，而是部分进入到包层区域约一个波长量级的深度，并沿着纤芯与包层的界面继续向前传播一段波长量级的距离最后再返回纤芯，此时，界面处透射出去的电磁能量将全部返回到界面以内并不发生能量损耗。这个沿界面传播的电磁波为倏逝波，当金属界面的表面等离子体与入射光激发的倏逝波符合相位匹配并且传播方向一致的条件时，就会激发光纤SPR效应，在光纤反射光谱中出现一个明显的损耗峰，也就是共振吸收峰，而此时的波长即共振波长。

随着光通信技术和光传感的发展，光纤滤波器的设计制造也更为多元化，以往的光纤滤波器都存在着滤波不足，范围窄，价格贵和制备难等问题。

文献CN201810346092.7公开的具有可调谐宽带偏振滤波功能的光子晶体光纤，提出了一种具有可调谐宽带偏振滤波功能的新型结构的光子晶体光纤，该光纤由于本身具有高双折射特性，不用改变既定光纤结构，仅仅通过改变所填充液体折射率，就可以实现不同波长处的宽带偏振滤波功能，虽然该发明也应用了SPR的原理，但是光子晶体光纤的制备以及普适性并没有那么高，对于后续的发展作用不强，并且该滤波器有滤波不足的问题。

文献CN201920365606.3公开的一种高损伤阈值偏振滤波器，提出了基于空芯反谐振光纤与SPR结合，在实现好的偏振性能的同时消除因材料本身带来的固有损耗及光学非线性等其他损耗，但是该滤波器具有所涉及的光纤制作复杂，并且存在所应用范围窄等问题。

文献CN201910311900.0公开的一种全保偏型宽带可控光纤滤波器，提出了全保偏型宽带可控光纤滤波器，但是整体结构过于繁琐，所应用的范围也过于集中,主要还是在1500nm左右。

文献CN202011586538.7公开的一种可调超窄带光纤滤波器，提出了由两个或两个以上的光纤环级联而成，每一个光纤环是由两个光纤耦合器通过两对端口对应连接形成的环状光纤结构，虽然该滤波器可同时实现高透射、超窄带滤波和大自由光谱范围，但是该滤波器都是作用在1550nm左右附近波段，所应用范围过于局限。

文献CN201910948040.1公开的一种光纤型超宽带带阻滤波器，提出了运用第一单模光纤、涂覆涂层的啁啾长周期光纤光栅和第二单模光纤组合出的超宽带滤波器，但是光纤光栅价格贵，不利于大量制备，结构上也并不简便，同时作用范围也依然是传统的1200～1800nm之间。