液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器及其制作方法

摘要

本发明提供的是一种液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器及其制作方法。是将多层介质膜直接镀制在光子晶体光纤端面上形成一维光子晶体，在介质膜上进行光敏自组装膜处理后在紫外光下进行偏振化处理。将两个做过同样处理的光子晶体光纤按介质膜侧对接，对接处注入液晶，将其放入变化的磁场中可实现波长调谐功能。本发明解决了滤波器与光通讯系统耦合困难、结构复杂、有机械运动的缺点，同时解决了微观系统中液晶控制困难的问题。本发明的可调谐窄带滤波器具有容易耦合，结构简单，调谐范围大，成本低，易与全光网络匹配等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种可调谐窄带滤波器，本发明也涉及一种光纤液晶光子晶体可调谐窄带滤波器的制作方法。

背景技术

在现代信息社会中，随着需要传输的信息量不断增加，人们对通信网的要求也不断提高。密集波分复用(DWDM)技术是提供高速、大容量光纤通信系统的最佳方式，随着DWDM在光通信系统的快速发展，单根光纤所需容纳的通道数越来越多，为了对多通道中的某一个波长进行处理，就必须使用复用和解复用器。目前实现复用和解复用器的方法很多，主要有薄膜滤光片、阵列波导光栅等等，但这些都是不可调谐滤波器。然而，未来的光网络将朝着智能、灵活和可配置性方面发展，而具备可调谐功能的滤波器则是实现这一趋势的重要器件。现在研究的可调谐滤波器主要包括：声光可调谐滤波器，压电陶瓷法布里-玻罗干涉滤波器，马赫曾德尔干涉滤波器等。声光可调谐滤波器可调谐范围大于100纳米，但它们的带宽不够窄。压电陶瓷法布里·玻罗干涉滤波器，虽然有足够大的可调谐范围和窄的带宽，但却由于要求非常高的定位精度使得制作很困难。马赫曾德尔干涉滤波器有非常窄的带宽，但截止深度不够。

目前，对于液晶光子晶体滤波器的研究都是在玻璃基板上镀制多层介质膜来实现窄带滤波功能的。而在实际的光通讯中都是基于光纤通讯的，这样就会带来玻璃器件与光纤耦合困难的问题，并且由于玻璃的使用还会导致光能量损失严重。

当前也有人将液晶直接注入光子晶体光纤中进行调谐研究，这种结构可以用作带通滤波器，但不能用于窄带滤波器。且光子晶体光纤中的液晶不能人为控制，液晶处于混乱排列，从而导致液晶的利用率降低即同等厚度液晶波长调谐范围减少，因此液晶在光纤中注入的深度一般达到20毫米。并且，由于液晶处于混乱排列，液晶的光散射增强，使得光损失达到约15-40dB/厘米。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容易与光纤通讯系统耦合的液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器。本发明的目的还在于提供一种液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器包括两根光子晶体光纤，在每根光子晶体光纤的一个断面上交替镀制有二氧化硅和二氧化钛介质膜，对介质膜端面进行光敏自组装膜处理后再进行紫外光偏振化处理的两根光子晶体光纤的带有介质膜的端面对接，对接处注有液晶。

本发明的液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器还可以包括：

1、每根光子晶体光纤的一个断面的二氧化硅和二氧化钛介质膜的层数相同，分别为3-5层。

2、每根光子晶体光纤的对接处间距在775纳米以内。

本发明的液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器是采用这样的方法制作的：

(1)选择两根端面平整的核心为实心的光子晶体光纤在其端面侧按1550纳米的光学厚度交替镀制相同层数的二氧化硅和二氧化钛膜；

(2)对介质膜端面进行光敏自组装膜处理后，进行紫外光偏振化处理；

(3)利用光纤夹、微移台与显微镜将镀有多层膜的光子晶体光纤按端面处对接，间距控制在775纳米；

(4)将液晶加热到清亮点后注入两根光子晶体光纤的接口处；

(5)利用外加磁场对光子晶体光纤接口处的液晶进行控制。

本发明的液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器是将多层介质膜直接镀制在光子晶体光纤端面上形成一维光子晶体，在介质膜上进行光敏自组装膜处理后在紫外光下进行偏振化处理。将两个做过同样处理的光子晶体光纤按介质膜侧对接，对接处注入液晶，将其放入变化的磁场中可实现波长调谐功能。

本发明的方法制备的这种液晶光子晶体光纤可调谐滤波器，稳定重复性好，可在5～30℃温度区间处于最佳工作状态，很容易进行计算机控制波长输出。

相对于声光可调谐滤波器，压电陶瓷法布里-玻罗干涉滤波器，马赫曾德尔干涉滤波器等，本发明的液晶光子晶体光纤滤波器具有容易耦合、可与全光网络匹配、结构简单、低压驱动、没有机械运动、体积小等优点。

本发明提出了解决这种器件之间不易耦合的问题，并且可以大大降低光损失。本发明中提出了在光子晶体光纤端面直接镀制多层介质膜的方法，提出了一种新型的液晶光子晶体光纤滤波器。

本发明提出了利用光控对液晶取向的方法，使得液晶在微观系统中的排列可以人为控制，从而提高液晶利用率，减少液晶层厚度，降低光损耗。

附图说明

图1是本发明中液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器的结构示意图

具体实施方式

结合图1，本发明的液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器包括两根光子晶体光纤1、二氧化硅2、二氧化钛3、取向膜4、液晶4。

本发明的液晶光子晶体光纤可调谐窄带滤波器是采用这样的方法来制备的：

(1)选择两根核心为实心的端面平整度优于10纳米的光子晶体光纤，利用H447700-7型箱式镀膜机，在光子晶体光纤端面一侧，分别交替镀制厚度为265纳米和165纳米的二氧化硅和二氧化钛膜，共镀5对；

(2)在光子晶体光纤介质膜端面醮沾浓度为1％聚乙烯醇(PVA)水溶液，将光子晶体光纤放置在摄氏100度的烘箱中洪20分钟，随后把光子晶体光纤端面浸泡到0.5毫克/毫升的酰氯无水甲苯溶液中(保持温度40℃)，20分钟后取出，乙醇冲洗，氮气吹干；

(3)将处理好的光子晶体光纤端面在线性偏振紫外光下进行垂直端面照射20分钟。紫外光源为400瓦的Hg-Xe灯，其后放置Glan-Talor棱镜得到线性偏振紫外光，在波长297纳米处光强为0.30毫瓦/平方厘米；

(4)利用光纤夹、纳米微移台与显微镜将镀有多层膜的光子晶体光纤按端面处对接，要求光控处理的取向膜的取向方向相平行，间距控制在775纳米；

(5)将在近红外波段折射率各向异性值为0.19的纯向列相液晶(RDP-92975，大日本油墨公司)加热到清亮点后注入两根光子晶体光纤的接口处；

(6)利用通电螺线管对光子晶体光纤接口处的液晶进行控制。