專利名稱：一種光子晶體光纖可調(diào)微波毫米波發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光子晶體光纖可調(diào)微波毫米波發(fā)生器，屬于光電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光子產(chǎn)業(yè)中存在著一種基礎(chǔ)的材料——光子晶體，光子晶體的研究不僅僅是光通訊領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題，同時(shí)它對(duì)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)也將產(chǎn)生巨大的影響。自從1987年Yablonowitch 和John分別獨(dú)立地提出了光子晶體和光子禁帶的概念以來(lái)，光子晶體就成為國(guó)內(nèi)外都受到極大重視的熱點(diǎn)課題，在光學(xué)物理、凝聚態(tài)物理、電磁波、信息技術(shù)等領(lǐng)域引起了人們廣泛的關(guān)注。在這短短二十年里，光子晶體在理論研究和實(shí)驗(yàn)研究方面都取得了顯著的成果， 并且在某些領(lǐng)域也有了一定的應(yīng)用，比如光子晶體光集成回路、光子晶體光波導(dǎo)、光子晶體濾波器等。光子晶體中有一種是制作在光纖中，一般稱之為光子晶體光纖，光子晶體光纖的一般結(jié)構(gòu)如附圖1所示，它是由在光纖中沿軸向均勻排列的氣孔組成，從光纖端面看，存在著周期性的二維結(jié)構(gòu)，該二維周期性的結(jié)構(gòu)一般為圓形空氣孔，其中的d表示圓形空氣孔的直徑，而Λ表示周期，其中的一個(gè)氣孔遭到了破壞或缺失，就會(huì)產(chǎn)生缺陷，光就能夠在缺陷中傳播，其中的缺陷如附圖1中的中央部分所示，在中央部分處，周期性的二維結(jié)構(gòu)遭到了破壞，從而在中間位置處產(chǎn)生了能夠?qū)Ч獾娜毕?。在光子晶體光纖中還有另外一種，那就是雙折射光子晶體光纖，與普通的光子晶體光纖不同，雙折射光子晶體光纖中可以產(chǎn)生雙折射。產(chǎn)生雙折射的方法有多種，包括在中央部分的缺陷區(qū)設(shè)置小的空氣孔以破壞對(duì)稱性，以及在包層中將圓形空氣孔改變?yōu)闄E圓形，以上的方法均能產(chǎn)生雙折射光子晶體光纖。其中設(shè)置橢圓孔或在中央的纖芯設(shè)置小圓孔以破壞對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)，分別如附圖2和附圖3所示，附圖2中在包層中具有橢圓形的空氣孔，附圖3是在纖芯處設(shè)置有三個(gè)用于破壞對(duì)稱性的小圓孔，都是為了破壞對(duì)稱性，其中的 A表示周期，a和b分別表示短長(zhǎng)軸方向的直徑。同時(shí)，在本領(lǐng)域中，使用光纖激光器或者光纖發(fā)生器以光學(xué)的方法來(lái)產(chǎn)生微波或毫米波的方式以其成本低廉，方法簡(jiǎn)單而廣泛引起人們的注意，一種典型的產(chǎn)生微波毫米波的方式就是使用在保偏光纖中制作的光柵作為光纖激光器的反射或透射光柵，由于保偏光纖的雙折射特性，從而使得在保偏光纖中制作的光柵具有了兩個(gè)相互垂直的兩個(gè)振蕩光，這兩個(gè)振蕩光由于頻率較為接近，可以利用兩者的拍頻在光電探測(cè)器上產(chǎn)生微波或毫米波，但是，在這種方法中，如果想實(shí)現(xiàn)可調(diào)的微波或毫米波輸出是困難的，一般都會(huì)伴隨著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，從而使得成本增加，調(diào)節(jié)困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決了上述問(wèn)題而提出的，提供一種光子晶體光纖可調(diào)微波毫米波發(fā)生器，很好的解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題。本發(fā)明的思路是利用雙折射光子晶體光纖替代保偏光纖，而所使用的雙折射光子晶體光纖的包層中具有橢圓形的空氣孔，也即采用附圖2所示的雙折射光子晶體光纖，同時(shí)在所述的雙折射光子晶體光纖外設(shè)置加熱器或制冷器，當(dāng)對(duì)所述的雙折射光子晶體光纖進(jìn)行加熱或制冷時(shí)，由于熱脹冷縮現(xiàn)象，光子晶體光纖中的橢圓形的空氣孔的體積和橢圓率都會(huì)隨著溫度的變化而改變，而橢圓形空氣孔的體積和橢圓率的改變都會(huì)導(dǎo)致雙折射程度的改變，而雙折射程度的改變就會(huì)引起兩種偏振模式頻率差的變化，從而改變光電探測(cè)器上微波或毫米波的頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出微波或毫米波的調(diào)諧。以上述思想構(gòu)建的光子晶體光纖可調(diào)微波毫米波發(fā)生器，具有調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種雙折射光子晶體光纖微波毫米波發(fā)生器，該發(fā)生器包括泵浦源，用于將泵浦源的泵浦光耦合進(jìn)入諧振腔的光纖耦合器，以及所述諧振腔，其特征在于所述諧振腔由光纖光柵和組合光纖形成，所述組合光纖是由有源光纖與雙折射光子晶體光纖串接而成，并且至少一根雙折射光子晶體光纖上設(shè)置有加熱器或制冷器，用于改變所述雙折射光子晶體光纖的雙折射程度。根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，所述組合光纖包括一根有源光纖和一根雙折射光子晶體光纖。根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，所述組合光纖包括多根有源光纖和多根雙折射光子晶體光纖。根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，所述有源光纖為摻鉺，摻鐿或鉺鐿共摻光纖。根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，所述雙折射光子晶體光纖為包層中具有橢圓空氣孔的光子晶體光纖。根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，所述雙折射光子晶體光纖的纖芯中具有用于破壞對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的小圓孔。根據(jù)本發(fā)明的另外一實(shí)施例，所述雙折射光子晶體光纖的纖芯中具有用于破壞對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的橢圓孔。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一普通光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是現(xiàn)有技術(shù)中包層中具有橢圓空氣孔的雙折射光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是現(xiàn)有技術(shù)中纖芯設(shè)置有用于破壞對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的小圓孔的雙折射光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的光子晶體光纖可調(diào)微波毫米波發(fā)生器的示意圖。在上述的附圖中，d表示光子晶體光纖中圓形空氣孔的直徑，Λ表示光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)常數(shù)，b和a分別表示橢圓孔的長(zhǎng)短軸直徑，1表示泵浦源，2表示光纖耦合器，3和 4分別表示光纖光柵，5表示有源光纖，6表示包層中具有橢圓空氣孔的雙折射光子晶體光纖，7表示加熱器或制冷器，8表示光電探測(cè)器。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的光纖可調(diào)微波毫米波發(fā)生器。
附圖2示出了本發(fā)明所使用的光子晶體光纖，也即是在包層中具有橢圓空氣孔的雙折射光子晶體光纖，從圖中可以看出，在該光子晶體光纖中，其中包層中的空氣孔是橢圓形的，而不是圓形的。下面在結(jié)合附圖4的基礎(chǔ)上來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所提出的微波毫米波發(fā)生器，附圖4示出的微波毫米波發(fā)生器中，包括泵浦源1，該泵浦源可以是半導(dǎo)體激光器或者其他合適類型的泵浦源，還包括光纖耦合器2，用于將泵浦源發(fā)出的泵浦光耦合進(jìn)入由光纖光柵3和4，組合光纖所組成的諧振腔內(nèi)，所述組合光纖由有源光纖5和雙折射光子晶體光纖6串接在一起形成，光纖光柵3和4分別位于所述組合光纖的兩端，其中雙折射光子晶體光纖6的上設(shè)置有加熱器或制冷器7，在該諧振腔的輸出端設(shè)置有光電探測(cè)器8。所述有源光纖5為摻雜光纖，包括摻鉺，摻鐿，鉺鐿共摻等常用的有源光纖，所述雙折射光子晶體光纖6為包層中具有橢圓空氣孔的光子晶體光纖。上述微波毫米波發(fā)生器的工作原理如下，當(dāng)泵浦源通過(guò)光纖耦合器對(duì)由光纖光柵和組合光纖組成的諧振腔進(jìn)行泵浦時(shí)，就會(huì)在該諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激光振蕩，由于該諧振腔中包括一段雙折射光子晶體光纖，就會(huì)產(chǎn)生相互垂直的兩個(gè)偏振激光，并且由于雙折射效應(yīng)， 這兩個(gè)偏振光之間具有一定的頻率差，這兩個(gè)偏振光的拍頻光在從諧振腔的輸出端輸出后入射到光電探測(cè)器上，從而產(chǎn)生相應(yīng)的毫米波或微波，如果使用雙折射光子晶體光纖上的加熱器或制冷器對(duì)所述光子晶體光纖進(jìn)行加熱或制冷，則由于熱脹冷縮的原因，會(huì)導(dǎo)致包層內(nèi)橢圓空氣孔的體積或橢圓率發(fā)生變化，從而改變雙折射程度，進(jìn)而改變兩個(gè)偏振激光之間的頻率差，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)微波或毫米波的調(diào)諧?？梢岳斫猓鼋M合光纖不僅可以采用附圖4中所示的由一段有源光纖5和一段雙折射光子晶體光纖串接而成組合光纖，還可以其他多種形式，例如是分別位于兩側(cè)的兩段雙折射光子晶體光纖和位于中間有源光纖串接而成的組合光纖，所述光纖光柵3和4分別制作在所述的兩側(cè)的雙折射光子晶體光纖上，也可以位于兩側(cè)的兩段有源光纖和位于中間的雙折射光子晶體光纖串接而成的組合光纖，還可以是多根雙折射光子晶體光纖和多根有源光纖交錯(cuò)串接而形成的組合光纖，只要其中至少有一段雙折射光子晶體光纖上設(shè)置有加熱器或制冷器即可。對(duì)于另外一種雙折射光子光纖，也即在纖芯設(shè)置有若干個(gè)小圓孔或橢圓形小孔以破壞結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，其包層中的空氣孔依然為圓形，如附圖3所示。對(duì)于這種雙折射光子晶體光纖來(lái)說(shuō)，同樣可以應(yīng)用于上面所述的微波毫米波發(fā)生器，因?yàn)闊崦浝淇s同樣會(huì)使位于纖芯的用于破壞對(duì)稱結(jié)構(gòu)的小圓孔或橢圓孔的體積或橢圓率發(fā)生變化，同樣會(huì)影響并改變?cè)摴庾泳w光纖的雙折射程度，只是由于所述的小圓孔或橢圓孔位于纖芯處，外部加熱器或制冷器所施加的溫度變化對(duì)其中纖芯所造成的影響不會(huì)像包層那樣及時(shí)、靈敏，所以雖然這種雙折射光子晶體光纖是可以采用的，但是優(yōu)選采用如附圖2所示的雙折射光子晶體光纖。
權(quán)利要求
1.一種雙折射光子晶體光纖微波毫米波發(fā)生器，該發(fā)生器包括泵浦源，用于將泵浦源的泵浦光耦合進(jìn)入諧振腔的光纖耦合器，以及所述諧振腔，其特征在于所述諧振腔由光纖光柵和組合光纖形成，所述組合光纖是由有源光纖與雙折射光子晶體光纖串接而成，并且至少一根雙折射光子晶體光纖上設(shè)置有加熱器或制冷器，用于改變所述雙折射光子晶體光纖的雙折射程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波毫米波發(fā)生器，其特征在于所述組合光纖包括一根有源光纖和一根雙折射光子晶體光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波毫米波發(fā)生器，其特征在于所述組合光纖包括多根有源光纖和多根雙折射光子晶體光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波毫米波發(fā)生器，其特征在于所述有源光纖為摻鉺，摻鐿或鉺鐿共摻光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波毫米波發(fā)生器，其特征在于所述雙折射光子晶體光纖為包層中具有橢圓空氣孔的光子晶體光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波毫米波發(fā)生器，其特征在于所述雙折射光子晶體光纖的纖芯中具有用于破壞對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的小圓孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波毫米波發(fā)生器，其特征在于所述雙折射光子晶體光纖的纖芯中具有用于破壞對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的橢圓孔。
全文摘要
一種光子晶體光纖可調(diào)微波毫米波發(fā)生器。一種雙折射光子晶體光纖微波毫米波發(fā)生器，該發(fā)生器包括泵浦源，用于將泵浦源的泵浦光耦合進(jìn)入諧振腔的光纖耦合器，以及所述諧振腔，其特征在于所述諧振腔由光纖光柵和組合光纖形成，所述組合光纖是由有源光纖與雙折射光子晶體光纖串接而成，并且至少一根雙折射光子晶體光纖上設(shè)置有加熱器或制冷器，用于改變所述雙折射光子晶體光纖的雙折射程度。
文檔編號(hào)H04B10/12GK102223178SQ20111016283
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者任芝, 李松濤 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)