System Configuration
波长宽范围调谐的实验系统
实验系统配置
泵浦源 | 不同波长激光器 |
光放大系统 | 波分复用器 |
偏振器件 | 偏振空间器 |
光纤耦合 | 循环器,耦合器 |
色散系统 | 布拉格光栅,微机电器件 |
光纤熔接 | 光纤熔接机 |
光纤处理 | 镀膜设备 |
显示系统 | 示波器 |
系统原理
光纤光栅滤波器是以光纤折射率或其它结构受到周期性调制的滤波器件,其中折射率调制可以使得光纤内传播的光信号以不同的模式发生耦合现象。利用耦合模理论分析波导耦合可分为同向耦合和反向耦合,首先同向耦合只有在长周期光纤光栅或者周期很大的波导中;布拉格光纤光栅周期比较短遵循反向耦合。利用紫外光激光照射相位掩模板在光纤中写入了光纤布拉格光栅,其中的原理是掩模板衍射产生了干涉条纹同时对光敏光纤介质进行曝光。光纤光栅根据耦合原理实现滤波特性,其中心波长的灵敏度由光纤弹性、弹光、热光和应力决定,另外通过级联光纤光栅可以构建马赫曾德干涉仪。利用光纤光栅构建的马赫曾德干涉仪不能够对干涉光谱进行有效灵活的调节,通常是采用机械或者温度调谐的方式,因为光纤光栅的折射率调制是具有破坏性和固定性的,相反在声光可调谐滤波器中的折射率调制不具有破坏性,可以根据射频信号进行便捷的调谐性能。
研究现状
光学滤波器是相位响应随频率变化的相位滤波结构,主要被应用于半导体激光器、光纤激光器、波分复用系统中波长选择或切换、光放大器的抑制噪声以及色散补偿器等中。光学滤波器就是将不同波长的信号光在频域或空间域分开,具有对特定频率光信号的实时选择性,在光纤通信和光传感系统中有十分重要的应用,并且对于全光网络的发展具有极其重要的价值。上海交通大学的研究者利用两段不同长度的长周期光纤光栅级联组成的受偏振影响的梳状滤波器结构来实现波长选择和切换滤波的作用,且通过适当调整装置中的偏振控制器件可获得连续的可调谐多波长激光输出;美国一些研究者利用阵列波导光栅在激光谐振腔中作为波长分离器和调谐器,以此来产生不同的波长对;北京交通大学光波技术研究所研究人员将同时将长周期光栅和光子晶体光纤结合起来的方式获得了8 个波长和 17 个波长的光脉冲输出。对于体积小巧,成本低廉且高性能的宽范围可调谐的光栅滤波器的研究,有利于推动光通信、传感网络、光纤传感、微波和太赫兹等方面的发展。
潜在应用
(1)随着光通信以及传感领域的发展,宽范围可调谐的光栅滤波器能够有力地解决光纤激光器固定波长的不足之处,促使其更易与通信系统高效率的连接;
(2)宽范围可调谐的光栅滤波器具有更高质量的波长调谐灵活性和温度稳定性,可以实现光纤网络中的动态波长分配,这些性能有利于光通信和传感网络的发展;
(3)在光纤传感领域方面,可作为分布式光纤光栅传感器的光源从而能够实现实时监测,并且在激光雷达、光谱分析仪以及检测气体等方面也具有广泛的运用。