基于级联聚合物长周期波导光栅的可调谐滤波器

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光滤波器是用来进行波长选择的器件,它可以从众多的波长中过滤掉特定的波长,在光纤传感以及光纤通信系统中具有许多重要的应用,例如波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用等。近年来,随着密集波分复用(DWDM)和光频复用(OFDM)技术的快速发展,在提升光通道的灵活选择性和降低系统工作成本方面,可调谐光滤波器具有十分重要的意义。目前对于可调谐光滤波器的研究主要包括马赫增德尔光滤波器、声光可调谐滤波器、分布反馈(DFB)激光可调谐光滤波器、光栅滤波器,可调谐法布里珀罗滤波器等。其中基于长周期波导光栅的滤波器由于制作灵活,可基于多种材料和结构,背向反射低,插入损耗小,在调谐范围和温度敏感性方面的优秀表现被人们所关注。本文首次提出将两段聚合物长周期波导光栅进行级联,来实现一个带宽更窄的滤波器的方案。文章首先介绍了光波导的基础理论和基于模式耦合理论的长周期波导光栅的工作原理,分析了级联长周期波导光栅的工作原理。接着介绍了我们设计的第一种器件结构:一种基于基模与包层模工作的上表面长周期光栅滤波器。首先根据波导的色散曲线,我们确定了单模波导的尺寸。仿真得到两个工作模式的有效折射率后,我们通过相位匹配方程计算出了长周期光栅的周期;最后我们在超净间通过标准的波导制作工艺,按照设计方案制作出了样品,但经测试,样品的工作效果不佳,分析原因后我们对器件结构进行了改进。改进后的器件基于多模波导中的两个芯层模式工作,制作工艺十分简单。最后,我们搭建了光学测试平台测得了器件的传输谱。并且通过加热片测的了器件的温度灵敏度。器件对于温度有线性的响应,可通过改变温度来对器件进行调谐。实验结果显示:谐振波长位于1577 nm处,器件的最大消光比为24 dB,12 dB带宽为10 nm。器件的温度灵敏度为1.76 nm/~℃。
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