[发明专利]一种滤波方向可调谐的微结构光纤宽带偏振滤波器

说明书

本发明公开了一种滤波方向可调谐的微结构光纤宽带偏振滤波器，微结构光纤包括纤芯区域、内包层区域和外包层空气孔区域，纤芯区域由纤芯中心大孔以及周围的石英基底构成，纤芯中心大孔内填充向列相液晶，内包层区域由四个增大孔组成，呈C_4v对称分布在纤芯中心大孔周围，形成第一层方形阵列排列空气孔，其中，内包层区域中，对任意一个增大孔或沿对角线对称的两个增大孔进行金属镀膜，形成镀膜孔，外包层空气孔区域包括三层方形阵列排列空气孔，与第一层方形阵列排列空气孔构成水平和竖直方向完全对称的微结构端面结构；向微结构光纤内所填充向列相液晶施加外加电场，通过调节外加电场的电压大小改变向列相液晶分子的长轴方向，实现滤波方向的调谐。

技术领域

本发明涉及光纤通讯技术领域，特别是涉及一种滤波方向可调谐的微结构光纤宽带偏振滤波器。

背景技术

随着超大带宽、高速率、宽带宽、超稳定的全光相干光纤通信系统的快速发展，光纤器件的集成化、微型化和紧凑化已成为科学技术研究与应用的重要趋势之一。微结构光纤具有灵活可调的结构，选择性功能材料的自由填充使其在光纤器件中得到人们的青睐，而利用功能材料填充在微结构光纤的纤芯或者包层空气孔，可以产生比纯石英材料微结构光纤更多的传输特性。同时，单偏振相关滤波器在偏振敏感光学系统中，比如光学传感系统、光放大器的噪声增益、相干光纤通信系统有重要的应用价值。偏振滤波器可以有效的避免偏振模式色散、偏振干扰、偏振损耗、各种光学噪音，有效的保证了光学系统的信号传输稳定性。

在微结构光纤的纤芯或包层空气孔中进行金属镀膜或金属纳米线的填充，可以利用金属与石英介质表面产生表面等离子共振效应实现纤芯模和表面等离子模的谐振耦合。随着科学技术的不断发展，具有独特传输特性的金属材料填充和镀膜的微结构光纤被拉制，使表面等离子共振的光纤器件的研究更有实际应用价值。现有的表面等离子共振光纤偏振相关滤波器是利用一偏振方向的纤芯模与表面等离子激元产生强谐振耦合，使入射光的模场从纤芯模转移到表面等离子激元上，从而产生了高谐振损耗，而另一偏振方向的纤芯模由于未满足表面等离子谐振耦合条件，使其偏振方向的模场能量很强的限制在纤芯内部以极低的损耗传输，从而实现偏振相关滤波效应。常用表面等离子共振偏振相关滤波的方案有：(1)仅在微结构光纤纤芯模式上引入高非对称性，比如在纤芯区域附近引入大孔、纤芯附近局部引入椭圆孔、光纤端面全部由椭圆孔组成等，使微结构光纤产生高保偏特性，从而增大了两正交偏振方向的纤芯模式折射率之差，而表面等离子激元在两偏振方向模式折射率是简并分布，实现表面等离子模与某一偏振方向纤芯模发生谐振耦合，从而实现单个偏振的偏振相关滤波；(2)同时在纤芯模和表面等离子模场中引入强烈的保偏特性，使正交偏振方向纤芯模折射率色散关系分布相差很大，而正交偏振方向的表面等离子激元模场也产出非简并现象，完成单一偏振方向纤芯模与表面等离子激元产生表面等离子共振现象，完成单偏振滤波效应。但是利用现有技术方案完成的具有宽带单偏滤波传输的光纤结构仅有单个或者2个谐振波长，出现单个或者两个谐振峰，实现宽带偏振滤波器的设计。同时，现有技术中，微结构光纤的结构确定以后，要完成预期的宽带偏振滤波器，其镀膜位置是固定不可调谐的，而且偏振滤波方向也是不可调的，不能满足偏振方向可调的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种滤波方向可调谐的微结构光纤宽带偏振滤波器，结构简单，操作灵活，增大的孔径更易进行金属镀膜和液晶填充，通过改变液晶分子偏振方向对滤波偏振方向进行改变和控制，弥补了现有技术的光纤结构和填充位置一旦固定，只能完成固定偏振方向的单偏振滤波的不足。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：