基于微納光纖環(huán)與側(cè)邊拋磨光纖耦合的上下載濾波器研究.pdf

1、在光纖通信領(lǐng)域,光學(xué)上下載濾波器是一種重要的全光器件,其功能主要為,從傳輸光路中選擇性地上載和下載本地所接收和發(fā)送的一些特定波長(zhǎng)信道,同時(shí)又不至于影響其它波長(zhǎng)信道的傳輸。為了更好地實(shí)現(xiàn)全光通信,人們往往需要結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單,體積更小,性能更穩(wěn)定的光學(xué)器件,而基于側(cè)邊拋磨光纖與微納光纖環(huán)耦合的光學(xué)上下載濾波器正好具備了此特性,其中的微納光纖環(huán)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。近來各種微納光纖器件相續(xù)被報(bào)道,使基于微納光纖的光學(xué)系統(tǒng)成為可能,但

2、微納光纖系統(tǒng)與常規(guī)光纖系統(tǒng)的連接問題是微納光纖系統(tǒng)的應(yīng)用瓶頸之一。在實(shí)際應(yīng)用中,微納光纖系統(tǒng)需與常規(guī)光纖(通信或傳感)系統(tǒng)相連,因而微納光纖系統(tǒng)與常規(guī)光纖系統(tǒng)間的有效耦合技術(shù)成為微納光纖系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于基于側(cè)邊拋磨光纖與微納光纖環(huán)耦合的光學(xué)上下載濾波器不需額外設(shè)計(jì)微納光纖與標(biāo)準(zhǔn)光纖耦合的光學(xué)器件,因此其為微納光纖系統(tǒng)與現(xiàn)有的光纖系統(tǒng)的互連提供了一種更簡(jiǎn)潔有效的解決方案。
　　本文首先在實(shí)驗(yàn)上制備了不同參數(shù)的微納光纖環(huán),

3、提出了酒精燈加熱手工拉制和步進(jìn)電機(jī)機(jī)械拉制微納光纖環(huán)的新方法。先利用手工拉制的方法得到長(zhǎng)度為20~100 mm、直徑為1～5μm、均勻度優(yōu)的微納光纖,然后利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三維平移臺(tái)將拉制出的微納光纖打結(jié)成環(huán),該方法中由于微納光纖環(huán)的環(huán)直徑可以由步進(jìn)電機(jī)精確調(diào)節(jié),因此環(huán)的諧振頻率具有很大的可控性。利用該方法成功制作出微納光纖直徑為1～5μm、環(huán)直徑為100~900μm的不同參數(shù)的微納光纖環(huán),測(cè)試光譜表明其均具有良好的諧振特性。由于環(huán)的輸

4、入與輸出端口均為標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的尾纖,因此基于該方法制得的微納光纖環(huán)的器件具有易于制作微納光纖器件的優(yōu)點(diǎn)。其次是利用側(cè)邊拋磨光纖拋磨區(qū)消逝場(chǎng)區(qū)域可控的特性,演示了基于微納光纖環(huán)與側(cè)邊拋磨光纖耦合的上下載濾波器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種濾波器件不僅能實(shí)現(xiàn)兩種光纖系統(tǒng)的互連耦合,并且能實(shí)現(xiàn)兩系統(tǒng)間的上下載濾波功能。下載輸出端消光比最大可達(dá)7.5 dB,上載輸出端消光比最大可達(dá)4.8 dB。此外,本文進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)值仿真研究了不同環(huán)直徑對(duì)兩種光纖系

5、統(tǒng)耦合的影響。實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究結(jié)果都表明在微納光纖直徑為6μm的情況下,當(dāng)微納光纖環(huán)直徑為580μm時(shí),微納光纖環(huán)與側(cè)邊拋磨光纖的耦合達(dá)到最大,同時(shí)此耦合對(duì)環(huán)Q值與精細(xì)度的影響也達(dá)到最小。
　　該研究工作創(chuàng)新之處在于:
　　1.提出一套利用酒精燈加熱手工拉制和步進(jìn)電機(jī)機(jī)械拉制微納光纖環(huán)的新方法。
　　2.首次實(shí)現(xiàn)了微納光纖環(huán)與側(cè)邊拋磨光纖的耦合,并且得到了二者的共振譜線。
　　3.成功實(shí)現(xiàn)了基于微納光纖環(huán)與側(cè)邊