专利名称：可调光学滤波器的制作方法
技术领域：
本发明是一种可调光学滤波器，它主要利用光热技术和光纤布拉格光栅滤波原理，结合逻辑电路控制，实现可调光学滤波。
背景技术：
目前已经有多种方法利用布拉格光栅的反射特性进行光学滤波，通常都是借助拉伸或是纵向压缩光纤中含有光栅的部分。这些方法包括温度变化使得带有光栅的支座膨胀；通过电磁效应使光纤光栅拉伸；压电材料缠绕光纤光栅改变光纤光栅等等，这些可调光学滤波器的调谐方法可以视为沿轴向应力调谐，在这些方法中对于光纤的拉伸比压缩更加容易，但是实施压缩可以达到更大的调谐范围，并且压缩强度远远大于拉伸强度。但是如何解决在拉伸和压缩布拉格光栅不造成光纤弯曲问题，是制作光线布拉格光栅的光学滤波设备的关键。
还有阵列波导光栅是基于声光效应制成的滤波器，然而阵列波导光栅由于不能直接调节光波长，因而具有高损耗、调节速度低的缺点。还有马赫-泽德干涉仪也是基于声光效应而制成的滤波器，然而该类型的干涉仪由于需要相互平行的四个反射面，因而难于制造。
发明内容本发明是一种新型可调光学滤波器。它主要利用光热技术和光纤布拉格光栅滤波原理，能够在宽范围、快速调谐光波；通过逻辑电路控制光源的电压，真正实现多种调谐光学滤波器。
本发明提供的一种可调光学滤波器采用以下技术方案该可调光学滤波器，包括信号源输入装置、可调光学滤波装置和滤波信号输出装置，其特征在于，所述信号源输入装置包括具有一定带宽的光信号、光源，所述可调光学滤波装置包括光学滤波装置封装外壳、光热位移装置，光纤布拉格光栅，所述滤波信号输出装置包括光纤连接装置、信号接收与处理装置；所述信号源输入装置，通过光纤连接装置传输到光纤布拉格光栅，从布拉格光栅中反射光信号通过所述滤波信号输出装置输出和处理；通过所述光热位移装置中的可控制逻辑电路系统控制光源的光强，使得光热吸收材料受到光照后弯曲变形，从而拉伸光纤布拉格光栅控制信号输出。本发明能够快速，准确地对光信号源进行滤波或是选择宽带光源波长。
其中，所述信号源输入装置包括具有一定带宽的光信号或是宽带光源，所述宽带光源为宽带激光光源或宽带发光二极管光源。
其中，所述光纤连接装置为光纤连接器或光纤耦合器或光纤对接器。
其中，所述信号接收与处理装置与需要光信号滤波或是调制宽带光源的设备接口相连接。
其中，所述光纤布拉格光栅外面有不产生光热效应的硬性材料制作的外套，外套与布拉格光栅紧密相连。
其中，所述光学滤波装置封装外壳为不产生光热效应的材料。
其中，所述光热位移装置包括可控制逻辑电路系统、光源、光热吸收材料。
其中，所述可控制逻辑电路系统是通过硬件语言编写的可重复控制逻辑电路系统，面对使用者的需求产生相应的电压变化，从而控制光源光强或光功率变化。
其中，所述光源为激光光源或荧光光源或氙灯光源，安装在封装内顶端，由可控制逻辑电路系统控制光源光强或光功率变化。
其中，所述光热吸收材料为光热材料，其特征在于两端与封装外壳内部连接，其中点与光纤布拉格光栅的一端连接。
本发明的有益效果通过可编程逻辑电路控制光源的电压变化而调节光源输出光强或光功率，从而可以达到自动调节光热吸收材料的位移，以使得光纤布拉格光栅的长度发生改变，这样选择了布拉格光栅反射出的光波。通过发明中的可编程逻辑电路实现了面向使用者的真正的可调光学滤波器，实现方便。
说明书附图
图1是可调光学滤波器组成示意图；图2是光纤布拉格光栅光路传播及滤波原理简图；图3是光热吸收材料厚度和长度示意图；图4是光热吸收材料弯曲变形示意图。
具体实施方式光纤布拉格光栅210(Fiber Bragg Grating，FBG)是一种简单的固有传感元件，其利用硅光纤的紫外光敏特性写入光纤芯内，图2描述了光纤光栅的基本结构。图中光栅每一黑色的部分211是紫外光照射后折射率变化部分。光纤纤芯光栅布拉格反射波长(λB)条件可以由式(1)表示λB＝2×neff×Λ (1)式中，Λ是光栅周期长度；neff是光纤有效折射率。当宽谱光源220入射到光纤中，光栅将反射其中以布拉格波长λB230为中心波长的窄谱分量。在透射谱240中，这一部分分量将消失。
当布拉格光栅轴向受力，被拉伸或是收缩，这样它固有的Λ变大或变小。通过公式λB＝2×neff×Λ，可以知道λB也会变化。那么改变布拉格光栅固有长度，从而改变布拉格光栅固有Λ，实现光学滤波。
在近代固体光声光热效应理论中，Rosencwaig和Gersho提出的RG理论由于凝聚态样品吸收光能而受到加热时，样品会膨胀产生变形。薄片状的光热吸收材料，因为样品受到光照的一面比没有受到光照射的另一面要膨胀的多，从而引起样品的弯曲位移。RG理论表明，光热变形是与入射光束的功率线性成比例的，并且对任何形状的样品都成立，实验已经证实了其正确性。
如果样品的厚度l301与它的最小横向尺度D302之间满足关系(180~1100)≤lD≤(15~18),]]>则我们可以把样品看作一个薄板，它在弹性弯曲的时候，板的 处存在没有形变的中平面，而且垂直于中平面的直线在薄板弯曲后仍然是垂直于中平面的。如图4所示，理论中光热位移μz401与入射的泵光功率402在热弹方程线性化的范围内是成线性关系的。试验表明，至少在入射光功率三个数量级的范围内，信号与光功率是成线性关系的。
图1是本发明可调滤波器的组成示意图。当信号源输入装置101包括具有一定带宽的光信号或是宽带光源为宽带激光光源或宽带发光二极管光源，输入光纤连接装置103为光纤连接器或光纤耦合器或光纤对接器中，然后传输进入光纤布拉格光栅107进行滤波感应，所述光纤布拉格光栅107外面有不产生光热效应的硬性材料制作的外套，外套与布拉格光栅紧密相连，硬性材料制作的外套避免了光纤布拉格光栅的弯曲。所述信号源输入装置101包括具有一定带宽的光信号或是宽带光源为宽带激光光源或宽带发光二极管光源中，根据公式(1)沿着反方向返回中心波长为λB＝2×neff×Λ的光波230，从光纤连接装置103为光纤连接器或光纤耦合器或光纤对接器中再次输出，传给信号接收与处理装置102与需要光信号滤波或是调制宽带光源的设备接口相连接。通过以上分析，可以看出改变光纤布拉格光栅107的固有Λ，就可以实现选择性滤波。
分析光纤布拉格光栅107如何被自动可调控制。首先，所述光源105为激光光源或荧光光源或氙灯光源，安装在封装内顶端，由可控制逻辑电路系统106控制光源光强或光功率变化。所述可控制逻辑电路系统106是通过硬件语言编写的可重复控制逻辑电路系统，面对使用者的需求产生相应的电压变化，从而控制光源105光强或光功率变化。当光源105为激光光源或荧光光源或氙灯光源的光强或光功率按照使用者的需要发生变大变小时，如图4所示，光热吸收材料108为为光热材料，其特征在于两端与封装外壳内部连接，其中点与光纤布拉格光栅的一端连接，其连接光纤布拉格光栅107的中点随着光强的变化而发生相应线性的位移401。从而导致所需要的滤波信号随着光纤布拉格光栅107线性变化；光纤布拉格光栅107随着光热吸收材料108线性变化；光热吸收材料108随着光源105为激光光源或荧光光源的光强或光功率线性变化；光源105为激光光源或荧光光源的光强或光功率随着可控制逻辑电路系统106面对使用者的需求产生相应的电压变化而变化。最终使用可控制逻辑电路系统106达到了控制输出滤波信号的波长。以上所述光热位移装置和所述光纤布拉格光栅外具有光学滤波装置封装外壳104为不产生光热效应的材料。
以上为本发明的实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见的想到一些雷同、替代的方案，均应落入本发明保护的范围。
权利要求
1.一种可调光学滤波器，包括信号源输入装置、可调光学滤波装置和滤波信号输出装置，其特征在于，所述信号源输入装置包括具有一定带宽的光信号、光源，所述可调光学滤波装置包括光学滤波装置封装外壳、光热位移装置，光纤布拉格光栅，所述滤波信号输出装置包括光纤连接装置、信号接收与处理装置；所述信号源输入装置，通过光纤连接装置传输到光纤布拉格光栅，从布拉格光栅中反射光信号通过所述滤波信号输出装置输出和处理；通过所述光热位移装置中的可控制逻辑电路系统控制光源的光强，使得光热吸收材料受到光照后弯曲变形，从而拉伸光纤布拉格光栅控制信号输出。本发明能够快速，准确地对光信号源进行滤波或是选择宽带光源波长。
2.按照权利要求1所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述信号源输入装置包括具有一定带宽的光信号或是宽带光源，所述宽带光源为宽带激光光源或宽带发光二极管光源。
3.按照权利要求1所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述光纤连接装置为光纤连接器或光纤耦合器或光纤对接器。
4.按照权利要求1所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述信号接收与处理装置与需要光信号滤波或是调制宽带光源的设备接口相连接。
5.按照权利要求1所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述光纤布拉格光栅外面有不产生光热效应的硬性材料制作的外套，外套与布拉格光栅紧密相连。
6.按照权利要求1所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述光学滤波装置封装外壳为不产生光热效应的材料。
7.按照权利要求1所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述光热位移装置包括可控制逻辑电路系统、光源、光热吸收材料。
8.按照权利要求1和7所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述可控制逻辑电路系统是通过硬件语言编写的可重复控制逻辑电路系统，面对使用者的需求产生相应的电压变化，从而控制光源光强或光功率变化。
9.按照权利要求1和7所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述光源为激光光源或荧光光源或氙灯光源，安装在封装内顶端，由可控制逻辑电路系统控制光源光强或光功率变化。
10.按照权利要求1和7所述的一种可调光学滤波器，其特征在于所述光热吸收材料为光热材料，其特征在于两端与封装外壳内部连接，其中点与光纤布拉格光栅的一端连接。
全文摘要
本发明公开了一种可调光学滤波器，包括信号源输入装置、可调光学滤波装置和滤波信号输出装置，其特征在于，所述信号源输入装置包括具有一定带宽的光信号、光源，所述可调光学滤波装置包括光学滤波装置封装外壳、光热位移装置，光纤布拉格光栅，所述滤波信号输出装置包括光纤连接装置、信号接收与处理装置；所述信号源输入装置，通过光纤连接装置传输到光纤布拉格光栅，从布拉格光栅中反射光信号通过所述滤波信号输出装置输出和处理；通过所述光热位移装置中的可控制逻辑电路系统控制光源的光强，使得光热吸收材料受到光照后弯曲变形，从而拉伸光纤布拉格光栅控制信号输出。本发明能够快速，准确地对光信号源进行滤波或是选择宽带光源波长。
文档编号H04B10/12GK1632635SQ20051000000
公开日2005年6月29日 申请日期2005年1月4日 优先权日2005年1月4日
发明者江月松, 李小路 申请人:江月松, 李小路