耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器的制作方法

本发明属于滤波技术领域，具体涉及一种耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器。

背景技术：

由于回音壁微腔具有窄带滤波的功能，因此在滤波领域，通常利用回音壁微腔实现带阻滤波。但是，在某些应用中不仅需要实现带阻滤波功能还需要实现带通滤波功能。为了实现带通滤波功能，目前通常在回音壁微腔谐振结构中放置额外的耦合器，例如将普通光纤的截面直径拉锥成小于2μm的拉锥光纤、棱镜光纤和研磨光纤等。其中，拉锥光纤本身的物理强度较低且易受到污染，棱镜耦合器的物理强度虽然高但体积庞大且不具有模式选择性，角度研磨光纤体积小但具有方向依赖性。另外，上述三种耦合器与回音壁微腔构成的滤波器稳定性较差，滤波器的中心波长及其通过率随着回音壁微腔的耦合状态发生改变。由此可见，现有技术中利用回音壁微腔实现带通滤波功能时，存在适应性和稳定性较差的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器，以解决目前耦合光纤和回音壁微腔实现带通滤波时存在的适应性和稳定性较差的问题。通过对输入至回音壁微腔的对应参量和/或填充至回音壁微腔的材料进行调节还可以实现带通滤波器的带通波长的调谐。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器，包括第一光纤、第二光纤和回音壁微腔，所述回音壁微腔嵌入安放在所述第一光纤与第二光纤之间并分别与所述第一光纤和第二光纤相交，在相交处所述回音壁微腔的底端与所述第二光纤的剩余纤芯之间存在间隙并与所述第二光纤的剩余纤芯的两侧面抵接，以使所述第二光纤的输入光在传输到所述间隙处时部分光环绕所述回音壁微腔传输并沿着所述第一光纤的纤芯传输出去，剩余光沿着所述第二光纤的剩余纤芯传输出去，其中所述第二光纤的输出端构成带阻输出端，所述第一光纤的输出端构成带通输出端。

在一种可选的实现方式中，在相交处所述回音壁微腔的顶端与所述第一光纤的剩余光纤之间存在间隙并与所述第一光纤的剩余纤芯的两侧面抵接，所述第一光纤与第二光纤的结构相同且与所述回音壁微腔的连接方式相同。

在另一种可选的实现方式中，所述回音壁微腔的顶端与所述第一光纤的纤芯相接触。

在另一种可选的实现方式中，所述第二光纤内开设有底面结构，所述底面结构沿所述第二光纤长度方向的两侧面等高并与所述第二光纤的中心轴线平行，所述回音壁微腔安放在所述底面结构上并与所述第二光纤相交，在相交处所述回音壁微腔的底端与所述底面结构的两侧面抵接，且位于所述底面结构的两侧面之间的所述第二光纤的剩余纤芯与所述回音壁微腔存在间隙。

在另一种可选的实现方式中，位于所述底面结构两侧面之间的剩余纤芯上表面被制成与所述中心轴线平行并矮于所述底面结构两侧面的平面。

在另一种可选的实现方式中，位于所述底面结构两侧面之间的剩余纤芯上表面被制成以纤芯圆心为圆点的内圆弧。

在另一种可选的实现方式中，所述第二光纤的剩余纤芯两侧设置有与所述中心轴线平行并矮于所述底面结构两侧面的平面。

在另一种可选的实现方式中，所述第二光纤的截面直径大于2μm，所述间隙的最小值小于或者等于1.5μm。

在另一种可选的实现方式中，通过对输入至所述回音壁微腔的对应参量和/或填充至所述回音壁微腔的材料进行调节来对所述带通输出端输出的带通波长进行调谐。

在另一种可选的实现方式中，所述第一光纤、第二光纤和回音壁微腔在相交处嵌入安装在基板内的凹槽中。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过采用截面直径远大于拉锥光纤的普通光纤来激发回音壁微腔模式，可以提高装置的物理强度，从而提高装置的稳定性，由于整个装置的稳定性较好，并不会在使用过程中造成品质因子的降低，因此本发明的品质更好；通过使第二光纤与回音壁微腔相交，在相交处去除掉第二光纤的部分纤芯，可以使第二光纤输入光传输至相交处时有部分光溢出，通过使回音壁微腔与第二光纤剩余纤芯的两侧面抵接，可以使光纤与回音壁微腔之间形成闭合回路，从而可以使溢出的部分光环绕回音壁微腔进行传输，通过使第二光纤剩余纤芯与回音壁微腔之间存在间隙，可以保证第二光纤能够激发回音壁微腔模式；本发明通过上述结构，可以对第二光纤的输入光进行带通和带阻滤波；

2、本发明中第一光纤、第二光纤与回音壁微腔的连接方式相同，这样无论从第一光纤还是第二光纤输入光，都可以实现带通和带阻滤波，从而可以提高整个装置的适应性；

3、本发明通过使位于所述两侧面之间的所述剩余纤芯的上表面被制成以纤芯圆心为圆点的内圆弧，可以降低插入损耗；

4、本发明通过在所述剩余纤芯两侧设置有与所述中心轴线平行并矮于所述两侧面的平面，可以有利于降低纤芯裸露表面加工难度；

5、本发明通过使间隙的最小值小于或者等于1.5μm，可以保证光纤能够激活回音壁微腔模式；

6、本发明通过对输入至所述回音壁微腔的对应参量和/或填充至所述回音壁微腔的材料进行调节来对所述带通输出端输出的带通波长以及带阻输出端输出的带阻波长进行调谐；

7、本发明通过将第一光纤、第二光纤和回音壁微腔嵌入安装在基板的凹槽内，可以提高装置的稳定性。

附图说明

图1是本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器的结构示意图；

图2是本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器中第二光纤与回音壁微腔连接方式的第一实施例主视图；

图3是本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器中第二光纤与回音壁微腔连接方式的第一实施例侧视图；

图4是本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器中第二光纤与回音壁微腔连接方式的第二实施例主视图；

图5是本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器中第二光纤与回音壁微腔连接方式的第二实施例侧视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器的一个实施例结构示意图。该耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器可以包括第一光纤110、第二光纤120和回音壁微腔130，所述回音壁微腔130嵌入安放在所述第一光纤110与第二光纤120之间并分别与所述第一光纤110和第二光纤120相交，在相交处所述回音壁微腔130的底端与所述第二光纤120的剩余纤芯之间存在间隙并与所述第二光纤120的剩余纤芯的两侧面抵接，以使所述第二光纤120的输入光在传输到所述间隙处时部分光环绕所述回音壁微腔130传输并沿着所述第一光纤110的纤芯传输出去，剩余光沿着所述第二光纤120的剩余纤芯传输出去，其中所述第二光纤120的输出端构成带阻输出端，所述第一光纤110的输出端构成带通输出端。

本实施例中，该第一光纤110和第二光纤120都可以为普通光纤，其截面直径通常远大于2μm，例如截面直径为62.5μm。由于本发明采用的普通光纤的直径远远大于拉锥光纤的截面直径，普通光纤的物理强度远高于拉锥光纤的物理强度，因此本发明整个装置的物理强度得到了提高，稳定性更好。另外，第一光纤110、第二光纤120都可以与回音壁微腔130垂直相交，在相交处第二光纤120的部分纤芯将会被加工处理掉，这样当第二光纤120的输入光传输到相交处时才会有部分光溢出。在相交处第二光纤120剩余纤芯的两侧存在两侧面，回音壁微腔130的底端与该两侧面抵接，这样回音壁微腔130与第二光纤120相交处将形成一个闭合回路，溢出的部分光才会环绕回音壁微腔130传输。此外，本发明通过在剩余纤芯与回音壁微腔130之间设置一定间隙，可以保证第二光纤能够激发回音壁微腔模式。为了进一步保证第二光纤能够激发回音壁微腔模式，其剩余纤芯与所述回音壁微腔130的最短距离d小于或者等于1.5μm。为了提高装置的稳定性，本发明可以将第一光纤110、第二光纤120和回音壁微腔130的相交处嵌入安装在基板内的凹槽中。

为了保证环绕回音壁微腔130传输的部分光能够沿着第一光纤110的纤芯传输出去，在一种实现方式中，回音壁微腔130的顶端可以与第一光纤110的纤芯相接触。此时当需要进行带通和带阻滤波时，第二光纤120的一端在接收到输入光后，输入光可以沿着第二光纤120的纤芯传输到其与回音壁微腔130的相交处，在相交处由于第二光纤120的纤芯被部分去除，因此输入光中部分光会溢出并从回音壁微腔130的底端环绕传输到其顶端。由于回音壁微腔130的顶部与第一光纤110的纤芯相接触，因此传输至回音壁微腔130顶端的部分光可以沿着第一光纤110的纤芯传输出去，从而实现带通滤波。另外，在相交处除去溢出的部分光，输入光中的剩余光仍然会沿着第二光纤120的剩余纤芯传输出去，从而实现带阻滤波。

在另一种实现方式中，在相交处回音壁微腔130的顶端可以与第一光纤110的剩余光纤之间存在间隙并与第一光纤110的剩余纤芯的两侧面抵接。其中，在相交处第一光纤110的部分纤芯将会被加工处理掉，这样当第一光纤110的输入光传输到相交处时才会有部分光溢出。在相交处第一光纤110剩余纤芯的两侧存在两侧面，回音壁微腔130的顶端与该两侧面抵接，这样回音壁微腔130与第二光纤120相交处将形成一个闭合回路，溢出的部分光才会环绕回音壁微腔130传输。此外，本发明通过在第一光纤110剩余纤芯与回音壁微腔130之间设置一定间隙，可以保证第一光纤110能够激发回音壁微腔模式。此时当需要进行带通和带阻滤波时，第二光纤120的一端在接收到输入光后，输入光可以沿着第二光纤120的纤芯传输到其与回音壁微腔130的相交处，在相交处由于第二光纤120的纤芯被部分去除，因此输入光中部分光会溢出并从回音壁微腔130的底端环绕传输到其顶端。由于回音壁微腔130的顶部与第一光纤110的纤芯之间虽然存在一定的间隙但两者之间相交形成了一个闭合回路，因此传输至回音壁微腔130顶端的部分光可以被传输至第一光纤110的纤芯上并沿着第一光纤110的纤芯传输出去，从而实现带通滤波。另外，在相交处除去溢出的部分光，输入光中的剩余光仍然会沿着第二光纤120的剩余纤芯传输出去，从而实现带阻滤波。本发明中第一光纤与第二光纤的结构相同且与回音壁微腔的连接方式相同，这样无论从第一光纤还是第二光纤输入光，都可以实现带通和带阻滤波，从而可以提高整个装置的适应性。

另外，经申请人研究发现，当回音壁微腔130上传输有对应参量(诸如电流、光波和声波等)时，在回音壁微腔130与第二光纤120的相交处，回音壁微腔130上传输的对应参量与第二光纤120上传输的光波将相互影响，从而改变回音壁微腔130上传输对应参量以及第二光纤120上传输光波的波长。并且回音壁微腔130上传输的对应参量的大小不仅与输入至回音壁微腔130的参量大小有关，还与回音壁微腔130内填充的材料(类型和多少等)有关，因此，在进行带通和带阻滤波时，如果需要对带通输出端输出的带通波长以及带阻输出端输出的带阻波长进行调谐，则可以对输入至所述回音壁微腔的对应参量和/或填充至所述回音壁微腔的材料进行调节。

由上述实施例可见，本发明通过采用截面直径远大于拉锥光纤的普通光纤来激发回音壁微腔模式，可以提高装置的物理强度，从而提高装置的稳定性，由于整个装置的稳定性较好，并不会在使用过程中造成品质因子的降低，因此本发明的品质更好；通过使第二光纤与回音壁微腔相交，在相交处去除掉第二光纤的部分纤芯，可以使第二光纤输入光传输至相交处时有部分光溢出，通过使回音壁微腔与第二光纤剩余纤芯的两侧面抵接，可以使光纤与回音壁微腔之间形成闭合回路，从而可以使溢出的部分光环绕回音壁微腔进行传输，通过使第二光纤剩余纤芯与回音壁微腔之间存在间隙，可以保证第二光纤能够激发回音壁微腔模式。本发明通过上述结构，可以对第二光纤的输入光进行带通和带阻滤波。

参见图2和3，依次为本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器中第二光纤与回音壁微腔连接方式的第一实施例主视图和侧视图。在第二光纤120内开设有底面结构140，所述底面结构140沿所述第二光纤120长度方向的两侧面141等高并与所述第二光纤120的中心轴线平行，所述回音壁微腔130嵌入安放在所述第二光纤120内的底面结构140上并与所述第二光纤120相交，在相交处回音壁微腔130的底端与所述两侧面141抵接，且位于所述两侧面141之间的第二光纤120的剩余纤芯121与回音壁微腔130之间存在间隙。其中位于两侧面141之间的剩余纤芯121的上表面可以被制成与纤芯121中心轴线平行并矮于两侧面141的平面。

本实施例中，在制作本发明装置时，可以首先采用抛磨或者刻蚀技术将第二光纤120的一部分制成底面与纤芯121中心轴线平行的D型结构，在制作D型结构时将抛磨或刻蚀掉部分纤芯，以使底面中心位置处的纤芯上表面为与纤芯121中心轴线平行的平面。接着采用抛磨、刻蚀或者微纳加工技术对底面中心位置处的纤芯表面进行处理，以使底面中心位置处的纤芯表面仍与纤芯中心轴线平行，但矮于其两侧面141。

由上述实施例可见，本发明通过采用截面直径远大于拉锥光纤的普通光纤来激发回音壁微腔模式，可以提高装置的物理强度，从而提高装置的稳定性，由于整个装置的稳定性较好，并不会在使用过程中造成品质因子的降低，因此本发明的品质更好；通过使第二光纤与回音壁微腔相交，在相交处去除掉第二光纤的部分纤芯，可以使第二光纤输入光传输至相交处时有部分光溢出，通过使回音壁微腔与第二光纤剩余纤芯的两侧面抵接，可以使光纤与回音壁微腔之间形成闭合回路，从而可以使溢出的部分光环绕回音壁微腔进行传输，通过使第二光纤剩余纤芯与回音壁微腔之间存在间隙，可以保证第二光纤能够激发回音壁微腔模式。本发明通过上述结构，可以对第二光纤的输入光进行带通和带阻滤波。

参见图4和5，依次为本发明耦合光纤和回音壁微腔的带通滤波器中第二光纤与回音壁微腔的连接方式的第二实施例的主视图和侧视图。在第二光纤120内开设有底面结构140，所述底面结构140沿所述第二光纤120长度方向的两侧面141等高并与所述第二光纤120的中心轴线平行，所述回音壁微腔130嵌入安放在所述第二光纤120内的底面结构140上并与所述第二光纤120相交，在相交处回音壁微腔130的底端与所述两侧面141抵接，且位于所述两侧面141之间的第二光纤120的剩余纤芯121与回音壁微腔130之间存在间隙。其中，位于两侧面141之间的剩余纤芯121的上表面可以被制成以纤芯111圆心为圆点的内圆弧。

本实施例中，在制作本发明装置时，可以首先采用抛磨或者刻蚀技术将第二光纤120的一部分制成底面与纤芯121中心轴线平行的D型结构，在制作D型结构时沿着与纤芯121相切的方向仅对第二光纤的包层进行抛磨或者刻蚀，从而形成底面与纤芯121相切的D型结构。接着可以在位于纤芯121两侧，选定的距离纤芯相同的位置处(此位置与纤芯中心轴线的水平距离小于或者等于纤芯半径)，采用微纳加工技术对第二光纤的包层做进一步加工，直至D型结构下方的纤芯表面露出。在露出纤芯表面后进一步对裸露的纤芯进行加工，以使纤芯的裸露表面的厚度被消减掉d(d小于或者等于1.5μm)，从而使纤芯的裸露表面形成以纤芯圆心为圆点的内圆弧。

在制成D型结构，选定距离纤芯相同的位置对第二光纤的包层做进一步加工时，也可以使选定位置与纤芯中心轴线的水平距离大于纤芯半径(此时对第二光纤包层进一步抛磨或者刻蚀的深度应小于纤芯的直径)，这样在对包层做进一步加工时需要使加工深度小于纤芯的直径，并且当加工深度到达预设的深度时再沿着水平方向进行加工直至接触到纤芯，之后对纤芯表面覆盖的包层进行剥离，直至D型结构下方的纤芯表面露出，这样当纤芯被进一步加工后，其剩余纤芯两侧将形成与中心轴线平行并矮于两侧面141的平面，从而在剩余纤芯两侧形成一定的回旋空间。由于如果要使纤芯的裸露表面被制成以纤芯圆心为圆点的内圆弧，则需要从各个不同方向沿着圆心方向对纤芯表面进行加工，因此在纤芯裸露表面周围设置一定的回旋空间，有利于降低纤芯裸露表面加工难度。由于相比于图2和图3所示第一实施例，本实施例中剩余纤芯更多，因此本实施例可以进一步降低插入损耗。

由上述实施例可见，本发明通过采用截面直径远大于拉锥光纤的普通光纤来激发回音壁微腔模式，可以提高装置的物理强度，从而提高装置的稳定性，由于整个装置的稳定性较好，并不会在使用过程中造成品质因子的降低，因此本发明的品质更好；通过使第二光纤与回音壁微腔相交，在相交处去除掉第二光纤的部分纤芯，可以使第二光纤输入光传输至相交处时有部分光溢出，通过使回音壁微腔与第二光纤剩余纤芯的两侧面抵接，可以使光纤与回音壁微腔之间形成闭合回路，从而可以使溢出的部分光环绕回音壁微腔进行传输，通过使第二光纤剩余纤芯与回音壁微腔之间存在间隙，可以保证第二光纤能够激发回音壁微腔模式。本发明通过上述结构，可以对第二光纤的输入光进行带通和带阻滤波。

需要注意的是：本发明中第一光纤与第二光纤的结构可以相同且与回音壁微腔的连接方式也可以相同，因而在此不再对第一光纤的具体结构及其与回音壁微腔的连接方式做赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。