[发明专利]一种动态光纤光栅与光纤Bragg光栅构成的谐振腔系统

说明书

本发明的一种动态光纤光栅与Bragg光栅构成的谐振腔系统属于光电子技术领域，其结构有F‑P腔(4)和信号处理系统(5)，其特征在于结构还有非相干泵浦光源(1)、信号光源(2)和波分复用器(3)。本发明采用动态光纤光栅与Bragg光纤光栅的透射、反射特性的主动调节，有效提高了两只光栅的输出特性的对称性，谐振腔的中心波长、模式间隔、谱线线宽等参量动态可调，易于加工，使用灵活，在折射率传感，窄带滤波器，光信号的微分运算，多通道光存储等方面均有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，特别涉及一种光纤器件，可以应用于光纤通信领域，用于光信号的微积分运算，色散补偿或窄带滤波器，以及光纤传感，多通道光存储等方面。

背景技术

一对光纤Bragg光栅构成的法布里-珀罗(F-P)腔，在光滤波器、传感器和窄带激光器等方面有很多重要的应用价值。例如在生物芯片上利用光纤光栅谐振腔，可以测量单生命细胞的折射率。在有细胞和无细胞的两种情况下，当细胞周围缓冲液改变时，将会引起谐振腔透射光谱发生变化，从而确定细胞的有效折射率和有效厚度。又例如在量子光学领域，利用光脉冲通过光纤Bragg光栅对组成F-P腔势垒结构的共振与非共振隧道效应，可以实现光波的超慢或超快传播，甚至其群时延为零，实现光脉冲的存储。基于不同的应用，现有的光纤光栅谐振腔的制作通常有两种做法，1.将一对在光纤上写入的Bragg光栅，分离一段距离并且对齐形成法布里-珀罗(F-P)谐振腔。2.利用紫外光干涉等方法直接在光纤上写入的Bragg光栅对。通过选择两端合适的光栅长度，折射率调制深度，以及两光栅之间的腔长等参数来控制F-P腔的输出光谱特性。第一种结构便于单细胞囚禁在谐振腔中，但比较难于加工两个完全一样的Bragg光栅，从而不利于获得优异的谐振腔特性。第二种结构便于与现有的光纤器件的接入，但同样由于Bragg光栅对的不对称问题，不利于制作有效的谐振腔。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的光纤光栅谐振腔制作困难问题，提供一种易于制作、易于调节的由动态光纤光栅与光纤Bragg光栅构成的F-P谐振腔系统。

本发明的技术问题通过以下技术方案解决：

一种动态光纤光栅与光纤Bragg光栅构成的谐振腔系统，其结构有F-P腔4和信号处理系统5，其特征在于结构还有非相干泵浦光源1、信号光源2和波分复用器3。其中F-P腔4的结构为，一段长度为L₁的掺铒光纤和一段长度为L₂的Bragg光纤光栅中间夹着一段长度为L的自由间隙或普通光纤；其中非相干泵浦光源1、信号光源2分别与波分复用器3的两个输入端相连，波分复用器3的输出端与F-P腔4的掺铒光纤端相连，F-P腔4的Bragg光纤光栅端与信号处理系统5相连。

本发明的一种动态光纤光栅与Bragg光栅构成的谐振腔系统中，所述的信号光源2可以是连续信号光源或时变信号光源；所述的时变信号光源结构为，连续光激光器21的输出端接光隔离器22的输入端，光隔离器22的输出端接电光相位调制器23的光信号输入端，函数发生器24接电光相位调制器23的电信号触发输入端，电光相位调制器23的输出端接偏振控制器25的输入端，偏振控制器25的输出端作为所述的时变信号光源的输出端。

本发明的一种动态光纤光栅与Bragg光栅构成的谐振腔系统中，所述的信号处理系统5是光谱仪或者带有光电转换器件的示波器。

本发明的一种动态光纤光栅与Bragg光栅构成的谐振腔系统中，构成F-P腔4的掺铒光纤长度L₁优选50cm，Bragg光纤光栅的长度L₂优选1cm，掺铒光纤与Bragg光纤光栅的自由间隙或普通光纤的长度L优选20cm。

本发明的一种动态光纤光栅与Bragg光栅构成的谐振腔系统中，所述的非相干泵浦光源1的波长优选980nm或1480nm，信号光源2的波长优选1550nm，构成F-P腔4所用的Bragg光纤光栅的波长优选1550nm。