[发明专利]一种全光纤双折射滤波器

说明书

本发明属于光学滤波器领域，公开了一种全光纤双折射滤波器，包括：保偏光纤腔，以及两段分别连接在保偏光纤腔两端的刻写于保偏光纤快轴或慢轴上的45度倾斜光纤光栅；45度倾斜光纤光栅的偏振消光比与其长度成线性比例关系，将45度倾斜光纤光栅沿保偏光纤的快轴或慢轴刻写用于实现线偏振光输出；保偏光纤腔由一段保偏光纤以一定规律分成N节扭曲放电而成或由相同的N节保偏光纤以一定规律错轴熔接而成，用于实现对保偏光纤中传输的两个偏振态的光的相位延迟。本发明通过设置45度倾斜光纤光栅的长度，实现全光纤双折射滤波器的高消光比，通过设置保偏光纤的节数、每节保偏光纤的长度及错轴角度，实现对全光纤双折射滤波器滤波谱的灵活设计。

技术领域

本发明涉及光学滤波器领域，具体涉及基于45度倾斜光纤光栅的全光纤双折射滤波器。

背景技术

双折射滤波器在激光器系统、光通信系统以及光学传感系统中都有着不可或缺的作用，其原因是双折射滤波器具有光谱灵活可控、窄带宽、结构简单等特点。但目前现有的光学系统中使用的双折射滤波器多为铌酸锂晶体结构，不仅体积大集成度低，还需要外加磁场调制或紫外光照射来辅助其工作，这无疑大大增加了实际应用的难度。

近年来，基于高双折射光纤环状结构的双折射滤波器也已经有所报道，但仍需使用体光学元件，这一方面不利于滤波器件的小型化和集成化，另一方面也引入了插入损耗和耦合困难，不利于实现光学系统的全光纤化。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种全光纤双折射滤波器，旨在解决现有技术中的滤波器采用体光学元件导致体积大、损耗高、难以耦合、集成度低的问题。

本发明提供了一种全光纤双折射滤波器，包括：保偏光纤腔，以及两段分别连接在保偏光纤腔两端的刻写于保偏光纤快轴或慢轴上的45度倾斜光纤光栅；所述45度倾斜光纤光栅的偏振消光比与其长度成线性比例关系，将45度倾斜光纤光栅沿保偏光纤的快轴或慢轴刻写用于实现线偏振光输出；所述保偏光纤腔由一段保偏光纤以一定规律分成N节扭曲放电而成或由相同的N节保偏光纤以一定规律错轴熔接而成，用于实现对保偏光纤中传输的两个偏振态的光的相位延迟，N为正整数。

本发明中，由于45度倾斜光纤光栅的偏振消光比与其长度成线性比例关系，长度增长，光栅消光比增大，滤波器消光比也会随之相应增大，因此可以通过增加45度倾斜光纤光栅的长度实现全光纤双折射滤波器的消光比的提高。

其中，45度倾斜光纤光栅可以通过紫外光刻写于保偏光纤芯层中，优选地，可以采用相位掩模技术进行刻写，其光栅平面与光纤横截面成45°夹角，在此作为理想的线性偏振器件。

可以通过设置45度倾斜光纤光栅的长度，实现全光纤双折射滤波器的高消光比。通过设置保偏光纤的节数、每节保偏光纤的长度以及每节保偏光纤的错轴角度，实现对全光纤双折射滤波器滤波谱的灵活设计。

作为本发明的一个实施例，两段45度倾斜光纤光栅的通光轴相互垂直。两段45度倾斜光纤光栅之间的保偏光纤腔中每节保偏光纤的快轴或慢轴与第一段45度倾斜光纤光栅的通光轴之间成一定角度来回交错，角度与保偏光纤总节数满足以下关系：其中，θ为每节保偏光纤的快轴或慢轴与第一段45度倾斜光纤光栅的通光轴之间的角度，N为保偏光纤总节数。所述保偏光纤腔由一段保偏光纤以一定规律分成N节扭曲放电形成时，扭曲角度为2θ，若由相同的N节保偏光纤错轴熔接而成，则错轴熔接角为θ。

更进一步地，当保偏光纤腔由奇数节保偏光纤构成时，其传输矩阵为：

当保偏光纤腔由偶数节保偏光纤构成时，其传输矩阵为：

其中，R(θ)为旋转矩阵，W(δ)为每节保偏光纤的相移矩阵，δ为每节保偏光纤的相位延迟。