[发明专利]基于二维材料的全光可调谐滤波器及其应用

说明书

本发明提供了一种基于二维材料的全光可调谐滤波器，包括：分别用于输入信号光和控制光的输入端和控制端，用于将信号光和控制光合并的第一波分复用器；用于将信号光和控制光分成两路的第一耦合器，其中一路光输入到调制臂进行处理，另一路光输入到参考臂进行处理；调制臂包括二维材料‑光纤复合结构，二维材料‑光纤复合结构包括功能化光纤和设置在功能化光纤上的二维材料层；经过二维材料‑光纤复合结构处理的一路信号光和经过参考臂处理的另一路信号光同时反射回第一耦合器中会合并发生干涉，经干涉后的信号光从全光可调谐滤波器的输出端输出。本发明还提供了全光可调谐滤波器的应用，其中，所述全光可调谐滤波器可应用于可调谐光纤激光器中。

技术领域

本发明涉及全光通信和全光信息处理领域，具体涉及一种基于二维材料的全光可调谐滤波器及其应用。

背景技术

可调谐滤波器是一类只允许特定波长的光通过而阻止其他波长的光通过并且通带波长可以调节的器件，利用可调谐滤波器可从众多的波长中挑选出所需要的波长，并对该波长进行信号处理，因此可调谐滤波器可用于调谐与选择波长，滤除光放大器的噪声，均衡放大器的增益，复用/解复用光信号等方面，从而简化光通信网络的架构，提高通信系统的灵活性和效率，推动全光网络的发展。

目前，虽然可调谐滤波器的结构设计可以有多种方案选择，如光纤光栅滤波器、声光可调谐滤波器、珐布里-珀罗滤波器、双折射晶体滤波器、可调谐波导阵列等，但是这些方案均无法满足全光应用领域的需求。

因此，有必要提供一种新型的全光可调谐滤波器以满足全光应用领域的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于二维材料的全光可调谐滤波器及其应用。

本发明第一方面提供了一种基于二维材料的全光可调谐滤波器，包括输入端、控制端、第一波分复用器、第一隔离器、第一耦合器、调制臂和参考臂；

所述输入端和所述控制端分别设置在所述第一波分复用器上或者分别与所述第一波分复用器连接，分别用于输入信号光和控制光；所述第一波分复用器用于合并所述信号光和所述控制光；所述第一隔离器与所述第一波分复用器连接，用于阻挡后向传输的光；所述第一耦合器包括第一、二、三和四端口，其中所述第一端口与所述第一隔离器连接，所述第二端口和所述第三端口分别与所述调制臂和所述参考臂连接，所述第四端口作为所述全光可调谐滤波器的输出端；所述第一耦合器用于将所述信号光和控制光分成两路，其中一路光通过所述第二端口输入到所述调制臂进行处理，另一路光通过所述第三端口输入到所述参考臂进行处理；所述调制臂包括二维材料-光纤复合结构，所述二维材料-光纤复合结构包括功能化光纤和设置在所述功能化光纤上的二维材料层，所述二维材料-光纤复合结构用于吸收所述控制光并产生热量，通过热光效应改变所述信号光的相位；经过所述二维材料-光纤复合结构处理的一路信号光和经过所述参考臂处理的另一路信号光同时反射回所述第一耦合器中用于使两路信号光会合并发生干涉，经干涉后的信号光从所述输出端输出。

其中，所述二维材料层中包括石墨烯、过渡金属硫族化物、二维过渡金属碳化物、黑磷和类黑磷材料中的至少一种。

其中，所述二维材料层的厚度为1-20μm。

其中，所述二维材料层中二维材料的尺寸为0.5-500nm。

其中，所述第一耦合器对所述控制光的耦合比是90:10，其中90％的输出端与所述调制臂连接，10％的输出端与所述参考臂连接，和/或，所述第一耦合器对所述信号光的耦合比是50:50。

其中，所述调制臂还包括与所述二维材料-光纤复合结构连接的第一法拉第旋转反射镜，所述第一法拉第旋转反射镜是用于将所述信号光原路返回，同时使两路反射的信号光具有相同的偏振态。