專利名稱：具有帶通在線濾波特性的w型色散光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有帶通在線濾波特性的W型色散光纖，可用于光纖濾波器、放 大器，激光器等，屬于光學(xué)纖維技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
信息技術(shù)的飛速發(fā)展引起數(shù)據(jù)通信量的劇增，光纖通信的誕生與發(fā)展是電信史上 一次重要革命。光纖從理論提出到技術(shù)實現(xiàn)和今天的高速光纖通信也不過幾十年的時間， 這樣必然引起相應(yīng)光學(xué)器件的要求。光濾波技術(shù)是光纖通信及光網(wǎng)絡(luò)中最基礎(chǔ)的也是最重 要的技術(shù)，應(yīng)用范圍十分廣泛，它的水平及成本將對光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展產(chǎn)生直接影響。現(xiàn)在常用 的光濾波技術(shù)有介質(zhì)薄膜濾波，F(xiàn)-P腔型濾波，光柵型濾波，熔融拉錐型濾波，M-Z干涉濾 波，陣列波導(dǎo)光柵濾波，奇偶交錯濾波，聲光可調(diào)諧濾波等。隨著光接入網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展， 對光纖網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的要求越來越多，全光纖互聯(lián)器件不僅可以很好的避免昂貴的光電和電光 轉(zhuǎn)換，還可以提供高的數(shù)據(jù)傳輸速率和容量。而且全光纖濾波器具有無縫全光纖結(jié)構(gòu)和低 的制作成本的優(yōu)點，近年來受到了極大關(guān)注。因此，開展光濾波技術(shù)的研究、發(fā)展光濾波器 產(chǎn)業(yè)，特別是全光纖結(jié)構(gòu)的光濾波技術(shù)，具有重要的意義。W型光纖作為一種雙包層光纖是由Kawakami和Nishida在1974出版的期刊 ((Quantum Electronics〉〉第 12 期第 879 887 頁上"Characteristics of a doubly clad optical fiber with a low-index inner cladding”一文中首先在提出的。該W型光纖與 一般階躍光纖相比，在單模工作時，可以有相對較大的纖芯，基模能更好的束縛在纖芯中， 且在通信波長范圍內(nèi)具有低色散的優(yōu)點。除此之外，W型光纖通過合適的參數(shù)設(shè)計，其內(nèi)包 層折射率和厚度滿足一定的條件時，會出現(xiàn)長波長截止的特性，是一種天然的高通濾波器。K. Morishita等人在1987年出版的雜志《ELECTRONICS LETTERS》第7期第5；34 535頁上‘‘In-line optical fiber filters using dispersive materials”一文中公開了 多組分玻璃(multi-component glasses, MCG)作為纖芯和包層，利用兩種不同MCG材料的 折射率隨波長變化快慢不同的色散特性來實現(xiàn)光纖在線濾波，纖芯和包層的折射率曲線在 某個波長 I處相交，在4前后，纖
芯和包層折射率大小關(guān)系相反，從而可以得到結(jié)構(gòu)簡單的高通或低通濾波器。但是，上述多 組分玻璃MCG色散光纖的熔點與傳統(tǒng)的單模光纖的熔點不同，因此二種光纖熔接時，熔接 和散射損耗很大，從而導(dǎo)致多組分玻璃MCG色散光纖不能在光纖通信和傳感領(lǐng)域中實際應(yīng) 用，而且多組分玻璃MCG色散光纖要實現(xiàn)帶通濾波功能時，需要分別使用一個高通和低通 濾波器的進行串接，無疑增加其制作成本和連接損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的具有濾波功能的色散光纖存在的缺點，提出了一種 具有帶通在線濾波特性的W型色散光纖，該光纖結(jié)構(gòu)簡單，各部分分別采用純石英、摻雜 B2O3或F元素的高硅石英，不僅可與傳統(tǒng)的單模光纖熔接，而且實現(xiàn)帶通濾波功能不需要分其中，ηι、η2、η3分別為纖芯、內(nèi)包層、外包層的折射率， a、b分別為纖芯、內(nèi)包層的半徑。該具有帶通在線濾波功能的W型色散光纖的帶寬主要由短波和長波截止波長分
別決定，其中，短波截止波長由纖芯和外包層兩種材料色散曲線的交點波長1決定，但
同時因為在交點波長附近纖芯和外包層折射率差很小，光還不能很好的被束縛在纖芯中，
損耗較大，所以其實際短波截止波長比交點波長值Λ大；長波截止波長主要是由w型結(jié)
構(gòu)決定，在滿足一定參數(shù)條件的基礎(chǔ)上，通過光場的電磁邊界連續(xù)條件建立解析模型得到 特征方程，通過求解特征方程可以得到截止波長。此外，纖芯半徑對W型色散光纖濾波性能 也有影響，隨著纖芯半徑的減小，其短波截止波長變大，而長波截止波長變小，因此其通帶 帶寬減小。本發(fā)明的具有帶通在線濾波特性的W型色散光纖與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如 下顯而易見的突出性特點和顯著優(yōu)點該W型色散光纖的材料沒有采用多組分玻璃
別串接具有高通和低通濾波功能的色散光纖濾波器，從而降低了制作成本和熔接損耗。為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是該光纖結(jié)合色散光纖和W型光纖的性質(zhì)，利用 W型光纖的長波截止特性，在短波截止的色散光纖中加入一個低折射率的內(nèi)包層( 形成W 型色散光纖，實現(xiàn)帶通在線濾波。根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種具有帶通在線濾波特性的W型色散光纖，它包括纖芯、內(nèi)包層和外包層，纖芯、內(nèi) 包層和外包層構(gòu)成同心圓柱體，其特征在于上述纖芯的材料是由折射率隨波長變化較慢的 純SiO2材料構(gòu)成，具有纖芯折射率，記為Ii1，外包層的材料是由折射率隨波長變化較快的 B2O3- SiO2材料構(gòu)成，具有外包層折射率，記為n3，纖芯和外包層兩種材料的色散曲線相交
于波長人處，纖芯和外包層分別形成了一個短波截止的低通濾波器；內(nèi)包層夾在纖芯
和外包層之間，其材料是由滿足W型光纖結(jié)構(gòu)長波截止條件的材料構(gòu)成，具有內(nèi)包層折射 率，記為n2，其中，所述的纖芯、內(nèi)包層和外包層的折射率能提供如下W型色散光纖的特性
在波長分別小于和大于式時，其折射率滿足
(i)波長小于Jl時，外包層折射率n3>纖芯折射率H1>內(nèi)包層折射率n2，
(ii)波長大于JiL時，纖芯折射率叫> 外包層折射率n3>內(nèi)包層折射率n2;
在預(yù)選擇的纖芯和內(nèi)包層半徑分別為a，b，滿足W型光纖具有長波長截止性質(zhì)的條件
權(quán)利要求
其中，ηι、η2、η3分別為纖芯(1)、內(nèi)包層O)、外包層(3)的折射率，a、b分別為纖芯 (1)、內(nèi)包層(2)的半徑。
1. 一種具有帶通在線濾波特性的W型色散光纖，它包括纖芯(1)、內(nèi)包層⑵和 外包層(3)，纖芯(1)、內(nèi)包層(2)和外包層(3)構(gòu)成同心圓柱體，其特征在于上述 纖芯(1)的材料是由折射率隨波長變化較慢的純SiO2M料構(gòu)成，具有纖芯折射率， 記為H1,外包層(3)的材料是由折射率隨波長變化較快的化03_ SiO2材料構(gòu)成，具 有外包層折射率，記為叫，纖芯(1)和外包層(3)兩種材料的色散曲線相交于波長λ處，纖芯⑴和外包層⑶分別形成了一個短波截止的低通濾波器，內(nèi)包層⑵夾在 S纖芯(1)和外包層(3)之間，其材料是由滿足W型光纖結(jié)構(gòu)長波截止條件的材料構(gòu)成，具有 內(nèi)包層折射率，記為η2，其中，所述的纖芯(1)、內(nèi)包層( 和外包層C3)的折射率設(shè)定成能 提供W型色散光纖的特性在波長分別小于和大于時，其折射率滿足⑴波長小于乂時，外包層⑶折射率n3 >纖芯⑴折射率Ii1 >內(nèi)包層⑵折射 S率112( )波長大于JL時，纖芯⑴折射率Ii1 >外包層(3)折射率n3 >內(nèi)包層(2)折射 S率 ；在預(yù)選擇的纖芯(1)和內(nèi)包層( 半徑分別為a，b，滿足W型光纖具有長波長截止性 質(zhì)的條件
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有帶通在線濾波特性的W型色散光纖，包括纖芯、內(nèi)包層和外包層，纖芯是由純SiO2材料構(gòu)成，具有纖芯折射率，外包層是由折射率隨波長變化較快的材料B2O3-SiO2構(gòu)成，具有外包層折射率，纖芯和外包層兩種材料的色散曲線相交于波長處，纖芯和外包層形成短波截止的低通濾波器，內(nèi)包層由滿足W型光纖結(jié)構(gòu)長波截止條件的材料構(gòu)成，具有內(nèi)包層折射率，其中，所述的纖芯、內(nèi)包層和外包層的折射率設(shè)定成能提供W型色散光纖的特性。該光纖可與傳統(tǒng)的單模光纖熔接，在實現(xiàn)在線濾波功能時不需要串接分別具有高通和低通濾波功能的色散光纖，降低了其制作成本和連接損耗；此外，該光纖還具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低廉等特點。
文檔編號G02B6/02GK102073094SQ201010564908
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者余燕, 季敏寧, 宋鵬, 袁曉月, 趙嫚 申請人:上海大學(xué)