[实用新型]透明光电陶瓷基可调谐滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型法布里-珀罗腔(Fabry-Perot，以下简称FP)可调谐光学滤波器件，具体地是用具有高电光系数的新型铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)光电透明陶瓷制作可调谐法布里-珀罗腔滤波器。

技术背景

可调谐光滤波器是波分复用系统中的关键组成部分，它在一定波长范围内允许我们选择特定的波长和频率实时通过链路，并可以通过特定的技术来控制和处理光网络中的数据流。特别是随着密集型光波复用传输系统在光通信中的应用，作为复用器与解复用器的核心部分，可调谐滤波器已经成为光网络中不可或缺的器件。

目前主要的制备可调谐法布里-珀罗腔的方法有四种，第一种是由两个在端面上镀膜的光纤插入到玻璃毛细管中构成法布里-珀罗腔，并由压电陶瓷调节腔长。由于光纤外径为125um，毛细管直径为200um，要做到将光纤插入玻璃毛细管中不损坏光纤镀膜端面且保证镀膜端面对正很困难，光纤端面镀膜工艺也十分复杂，因而其制作工艺复杂，成本高；第二种是美国MOI公司的产品是：将光纤穿过插芯(玻璃毛细管或陶瓷插针)，一个端面和插芯端面位于同一平面，并在该端面镀膜。取如此两段镀膜光纤对准置于一个高同心度的腔体中即可形成法布里-珀罗腔，由压电陶瓷调节腔长属于机械调节。该方法与第一种方法比较更易于加工制作，但镀膜端面中纤芯对正很困难，且该高同心度腔体制备成本高，限制了其应用；第三种是北京理工大学提出一种可调谐光纤法布里-珀罗滤波器，将光纤波导固定在一个插芯的内孔中，一个端面位于插芯内孔中，另一个端面和插芯端面位于同一平面。固定光纤波导的插芯内孔中同时插入了一根光纤，该光纤和光纤波导通过插芯内孔自动对准，光纤和光纤波导的两个相邻端面中的一个镀有高反射膜。该插芯的端面，或者另一个带纤插芯的端面，镀高反射膜，形成光纤法泊里-泊罗滤波，由压电陶瓷调节腔长。另外有人提出通过在光纤端面镀膜并且采用V型槽对光来制备可调法布里-珀罗滤波器。

以上三种方法有个共同点是：由光纤两镀膜端面平行，经空气介质或其他介质形成法布里-珀罗腔，再由压电陶瓷的伸缩效应来调节法布里-珀罗腔的腔长，它们都存在相对位置的机械运动，这种机械运动限制了扫描频率的提高。

第四种方法是申请号为99812864.3的专利“非偏振敏感型向列液晶法布里-珀罗波长调谐滤波器”，在两基板的内表面上分别形成有透明电极，在该透明电极上分别镀上反射层，在一反射层上镀单一回归方向排列层以使液晶单一回归方向排列，另一反射层上镀方向一致排列层并被处理成可使液晶呈轴向排列，液晶设置在所述两基板之间，该波长调谐滤波器根据被施加的电压的大小来调谐入射光的波长。这种法布里-珀罗滤波器具有在其整个工作电压范围内完全与入射光的偏振方向无关的传输特性。但是，该滤波器的制备工艺复杂、调节范围较窄，且液晶作为有机物，受环境因素影响，寿命很短。

自1970年透明铁电陶瓷问世后，就引起了广泛重视.随后人们发现这种材料在当代许多新技术如计算技术、显示技术、激光技术、全息存储、微声技术以及光电子学诸领域都有广阔的应用前景.目前铌酸锂晶体作为一种非线性光学晶体材料，在光通信领域得到广泛应用.铌酸锂晶体适合制作光的各种控制耦合和传输器件，如光隔离、放大、波导、调制等器件，但由于它的生长技术长期得不到突破，单晶体的使用寿命短，人们一直在努力寻找性能更好，价格更便宜的新材料以代替铌酸锂晶体.透明光电陶瓷材料PMN-PT在较大程度上克服了上述困难.

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是；提供一种结构微型化、生产工艺简单、成本低，且性能稳定，适于批量化生产的可调谐法布里-珀罗腔滤波器，可以广泛应用于光纤传感系统。

本实用新型的优点是；选用铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)透明光电陶瓷：它是多晶材料，不需要光轴对准，可加工成不同的尺寸和形状；组成可调整，变化范围较宽；采用气氛烧结和热压烧结技术制造，生产成本较低；电光系数可达铌酸锂晶体的3倍以上，对电场的反应十分灵敏；在500nm-7000nm大范围内具有良好的透光性；温度依赖性小；具有陶瓷的坚固性和耐久性，并能在高温高压下工作，使用寿命长，因此选用铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)透明光电陶瓷来作可调谐法布里-珀罗腔滤波器。