專利名稱：一種光纖濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光纖濾波器。
背景技術(shù)：
隨著光通信技術(shù)的快速發(fā)展，目前市場上的光纖濾波器已經(jīng)比較成熟，各種波長、帶寬的光纖濾波器都能較好地滿足市場的需要，該類型的濾波器只具有帶通濾波作用，也有均衡濾波器可以獲得所需固定脈沖形狀的信號光，但是沒有一種可以對幅度隨機變化的脈沖進行平滑的濾波器
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有可以平滑波形功能的光纖濾波器，彌補市場的空白。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)解決方案是一種光纖濾波器，包括光模塊和電模塊；所述電模塊包括恒流驅(qū)動保護電路；其特征在于所述光模塊主要由能量補償器和乳白漫射玻璃組成；所述能量補償器共有三個端口 ；一個為信號光輸入端；一個為濾波后的信號光輸出端，與后續(xù)設(shè)備相連接；另外一個端口同時兼具輸入輸出功能，與乳白漫射玻璃相連接；所述能量補償器主要包括泵浦激光器、環(huán)行器、濾波器、波分復(fù)用器、摻雜光纖；所述環(huán)行器的輸入端口作為能量補償器的信號光輸入端，環(huán)形器的輸出端口作為能量補償器的信號光輸出端口與后續(xù)設(shè)備相連接，環(huán)形器的中間端口通過濾波器再與波分復(fù)用器的信號端相連接，波分復(fù)用器的輸出端連接摻雜光纖作為與乳白漫射玻璃的連接端，所述摻雜光纖用于在泵浦光的激勵下將輸出給乳白漫射玻璃的信號光放大；波分復(fù)用器的泵浦端與泵浦激光器相連。所述乳白漫射玻璃的厚度通過下式確定輸出信號的積分時間與乳白漫射玻璃的厚度成線型關(guān)系t = d/cX n其中t為積分時間；d為乳白漫射玻璃厚度；C為光速；n為乳白漫射玻璃的折射率。所述能量補償器中的波分復(fù)用器由一號波分復(fù)用器和二號波分復(fù)用器共同構(gòu)成，所述能量補償器還包括白光纖；所述一號波分復(fù)用器的輸出端通過摻雜光纖后再通過白光纖連接乳白漫射玻璃；一號波分復(fù)用器的泵浦端與二號波分復(fù)用器的輸出端相連，二號波分復(fù)用器的泵浦端與泵浦激光器相連；信號光經(jīng)過環(huán)行器、濾波器、一號波分復(fù)用器、摻雜光纖、白光纖后輸入至乳白漫射玻璃，乳白漫射玻璃的輸出信號光再經(jīng)過白光纖、摻雜光纖、一號波分復(fù)用器、濾波器至環(huán)行器的輸出端輸出；所述白光纖用于更方便地將摻雜光纖和乳白漫射玻璃相連接；所述一號波分復(fù)用器用于將信號光和泵浦光合成一束光輸出；所述二號波分復(fù)用器用于保護泵浦激光器。所述電模塊還包括用于使泵浦激光器保持某一恒定溫度的溫度控制保護電路；所述溫度控制保護電路主要由溫差信號輸出電路、測量放大器、比例積分微分控制電路、脈沖寬度調(diào)制控制電路、功率MOS晶體管輸出橋路以及濾波電路組成；所述溫差信號輸出電路為由泵浦激光器內(nèi)部的熱敏電阻和三個外部電阻組成的電阻電橋，其電壓信號輸出端輸出的溫差信號經(jīng)測量放大器放大后輸入比例積分微分控制電路進行比較放大；比例積分微分控制電路輸出控制信號至脈沖寬度調(diào)制控制電路控制其所輸出的驅(qū)動信號的脈沖寬度，脈沖寬度調(diào)制控制電路所產(chǎn)生的驅(qū)動信號輸入至由四個功率MOS管組成的橋路，橋路輸出的脈沖電壓經(jīng)濾波電路濾波后驅(qū)動泵浦激光器內(nèi)部的半導(dǎo)體器件進行制冷或加熱。本實用新型可帶來以下有益效果本實用新型通過采用乳白漫射玻璃能夠一定程度的將雜亂無章的、隨機變化的信號光進行平滑，減弱脈沖信號光頂部的高低起伏，通過乳白漫射玻璃的厚度控制可以實現(xiàn)對于各種雜亂無章的、隨機變化的脈沖信號光的平滑。 由于信號光通過乳白漫射玻璃同時會損失相當(dāng)一部分能量，本實用新型通過設(shè)置能量補償器彌補乳白漫射玻璃引起的能量損失；電模塊能夠為能量補償器提供一個恒定的驅(qū)動電流值和恒定的工作溫度，以確保能量補償?shù)姆€(wěn)定；通過調(diào)節(jié)泵浦激光器恒流驅(qū)動保護電路的驅(qū)動電流來控制泵浦激光器輸出光功率的大小，泵浦激光器輸出光功率的大小決定了能量補償器的補償能力大小，這樣就可以自如的調(diào)節(jié)光纖濾波器的插入損耗。

圖I :光纖濾波器原理方框圖。圖2 :能量補償器原理方框圖。圖3 :本實用新型一個具體實施例的激光器溫度控制保護電路原理方框圖。圖4 :本實用新型一個具體實施例的激光器溫度控制保護電路圖。圖5 :本實用新型一個具體實施例的激光器驅(qū)恒流驅(qū)動保護電路原理方框圖。圖6 :本實用新型一個具體實施例的激光器恒流驅(qū)動保護電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。本實施例為一較佳實施例。圖I為光纖濾波器原理方框圖。光纖濾波器包括光模塊和電模塊；在光模塊中采用乳白漫射玻璃能夠一定程度的將雜亂無章的、隨機變化的信號光進行平滑，減弱脈沖信號光頂部的高低起伏，通過乳白漫射玻璃的厚度控制可以實現(xiàn)對于各種雜亂無章的、隨機變化的脈沖信號光的平滑。輸入的信號光需要是一個脈沖光，可以是一個脈沖頂部高低起伏雜亂無章并且隨機變化的信號光。乳白漫射玻璃是一種乳白色不透明的玻璃，這種玻璃內(nèi)部的氣泡、結(jié)石、條紋與嚴(yán)重的物理不均勻性皆引起包括丁納爾和米氏散射在內(nèi)的各種散射，當(dāng)信號光進入乳白漫射玻璃后，信號光會發(fā)生多次漫反射，每一次的漫反射相當(dāng)于將這一束入射光進行了分束，這樣當(dāng)各束光到達(dá)輸出點的時候，光程必然不盡相同，于是產(chǎn)生了脈沖展寬現(xiàn)象，同時信號光中子脈沖的相干性就相應(yīng)地減弱了，也就實現(xiàn)了對輸入信號光的平滑作用。信號光輸入至能量補償器后會得到一定的放大。將得到放大的信號光輸入至乳白漫射玻璃，信號光從乳白漫射玻璃輸出后再經(jīng)過能量補償器后輸出。輸出信號的平滑效果可以通過積分時間來體現(xiàn)，積分時間越大，平滑效果越好。輸出信號的積分時間與乳白漫射玻璃的厚度成線型關(guān)系t = d/c X n其中t為積分時間；d為乳白漫射玻璃厚度；C為光速；n為乳白漫射玻璃的折射率。以積分時間需要控制在30ps為例，光速為3X108m/s，而乳白漫射玻璃由于其本身不是一個均勻物質(zhì)，因此沒有一個固定的折射率，但是鑒于透明玻璃的折射率為1.467， 而石英的折射率為I. 67，因此，乳白漫射玻璃的折射率一定介于這兩者之間，推算出乳白漫射玻璃的厚度最佳值應(yīng)該是在5. 4mm至6. Imm之間，具體的厚度需要根據(jù)實際的效果來選擇。但是乳白漫射玻璃的厚度又不宜太大，若是厚度太大，則會導(dǎo)致信號光通過乳白漫射玻璃的損耗過于大，信號光變得過于微弱而無法被識別，或者不能還原成原來的大小，導(dǎo)致光纖濾波器沒有合適的信號光輸出。目前本產(chǎn)品的積分時間可以做到50ps之內(nèi)。圖2為能量補償器原理方框圖。能量補償器由泵浦激光器、環(huán)行器、濾波器、一號波分復(fù)用器、二號波分復(fù)用器、摻雜光纖和白光纖組成。環(huán)行器的輸入端口連接輸入信號，環(huán)形器的輸出端口與后續(xù)設(shè)備相連接，環(huán)形器的中間端口通過濾波器再與一號波分復(fù)用器的信號端相連接，一號波分復(fù)用器的輸出端與摻雜光纖相連接，一號波分復(fù)用器的泵浦端與二號波分復(fù)用器的輸出端相連，二號波分復(fù)用器的泵浦端與泵浦激光器相連，摻雜光纖與白光纖相連接，信號光經(jīng)過環(huán)行器、濾波器、一號波分復(fù)用器、摻雜光纖、白光纖后輸入至乳白漫射玻璃，乳白漫射玻璃的輸出信號光經(jīng)過白光纖、摻雜光纖、一號波分復(fù)用器、濾波器至環(huán)行器的輸出端輸出。濾波器的作用是對信號光進行濾波，使得信號光能夠在合適的工作帶寬中工作，同時也有利于后續(xù)信號光的放大；一號波分復(fù)用器的作用是將信號光和泵浦光合成一束光輸出；二號波分復(fù)用器的作用是保護泵浦激光器；摻雜光纖的作用是在泵浦光的激勵下將信號光放大；白光纖的作用是便于將信號光和乳白漫射玻璃相連接，是一種優(yōu)選的技術(shù)方案；如果僅用摻雜光纖連接乳白漫射玻璃也是可以的。電模塊包括溫度控制保護電路和恒流驅(qū)動保護電路；恒流驅(qū)動保護電路用于為泵浦激光器提供穩(wěn)定的驅(qū)動電流；溫度控制保護電路用于使泵浦激光器保持某一恒定溫度。它們在保證泵浦激光器輸出功率和工作波長穩(wěn)定方面起關(guān)鍵作用。由于泵浦激光模塊的輸出功率和工作波長對溫度較為敏感，當(dāng)泵浦工作時自身生熱以及環(huán)境溫度的變化都會使泵浦溫度發(fā)生變化，都會導(dǎo)致輸出功率和工作波長的不穩(wěn)定，所以需要把泵浦激光模塊的工作溫度控制在某一個恒定溫度值，同時泵浦激光器的輸出功率由驅(qū)動電路的驅(qū)動電流直接決定，因此我們設(shè)計了電模塊的恒流驅(qū)動保護電路和溫度控制保護電路來保證泵浦激光器的輸出功率和工作波長的穩(wěn)定。圖3為泵浦激光器溫度控制保護電路原理框圖。泵浦激光器的溫度控制是通過泵浦激光器內(nèi)部的半導(dǎo)體制冷/加熱器件來實現(xiàn)的，因此要求溫控電路能輸出雙向可變的電壓，來驅(qū)動制冷/加熱器件。另外因所需的驅(qū)動功率較大，為減少驅(qū)動電路的發(fā)熱，減輕系統(tǒng)的散熱負(fù)擔(dān)，還要求溫控電路有很高的工作效率。溫差信號輸出電路由泵浦激光器內(nèi)部的熱敏電阻和三個外部電阻組成電阻電橋，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時電橋輸出為零，否則輸出正或負(fù)的溫差信號。輸出的微弱信號經(jīng)測量放大器放大后，比例積分微分控制電路對其進行相應(yīng)的比例放大、積分放大和微分放大，去控制脈沖寬度調(diào)制電路的輸出脈沖寬度，去驅(qū)動四個功率MOS管組成的橋路，橋路輸出的脈沖電壓經(jīng)LC濾波后驅(qū)動半導(dǎo)體制冷/加熱器件。當(dāng)泵浦激光器管芯溫度高于設(shè)定值 (200C )時，電路會增加制冷電壓或降低加熱電壓，反之則降低制冷電壓或增加加熱電壓。由于系統(tǒng)的輸出功率很大，因此能保證穩(wěn)態(tài)時管芯溫度誤差控制在-0. 1°C之內(nèi)。由于輸出MOS管都工作在開關(guān)狀態(tài)，且選用了導(dǎo)通電阻小于0. I歐姆的低阻高速MOS管，驅(qū)動管的損耗很小，保證了電路的高效率。另外因開關(guān)頻率很高，只要很小的LC值，就能滿足濾波要求。圖4為激光器溫度控制電路的具體電路，電路由ANALOG公司的控制芯片ADN8830和FAIRCHILD公司的FDW2520C互補型功率MOS對管，加上相應(yīng)的外圍器件組成，使用5V電源供電。圖5為激光器恒流驅(qū)動保護電路原理框圖。參考電壓經(jīng)微調(diào)電阻Rg和低通濾波后加到運算放大器的正向輸入端，運算放大器的反向輸入端，為取樣電阻上的電壓。運算放大器的輸出信號經(jīng)功率放大后驅(qū)動激光器。參考電壓可受外部控制信號的控制打開和關(guān)閉，無控制信號時輸出為零，因而激光器的驅(qū)動電流也為零。低通濾波的作用是在打開和關(guān)斷激光器時，消除無浪涌電流，使通過激光器的電流緩慢的上升和下降，起到保護激光器的目的。電流限制電路的作用，是即使在功率放大電路損壞且晶體管正向短路時，也能限制流過激光器的最大電流，起到保護激光器的作用。圖6為激光器恒流驅(qū)動保護電路的具體電路，圖中Rs :取樣電阻；Signal :控制信號；Rg :微調(diào)電阻。為提高驅(qū)動電流的溫度穩(wěn)定性，參考電壓使用溫度系數(shù)較小的隙能穩(wěn)壓器件，取樣電阻使用錳銅絲繞制，運算放大器使用低溫漂的0P07。所有器件都留有較大的余量，以保證高溫工作時的穩(wěn)定性和可靠性。
權(quán)利要求1.一種光纖濾波器，包括光模塊和電模塊；所述電模塊包括恒流驅(qū)動保護電路；其特征在于 所述光模塊主要由能量補償器和乳白漫射玻璃組成； 所述能量補償器共有三個端口 ； 一個為信號光輸入端；一個為濾波后的信號光輸出端，與后續(xù)設(shè)備相連接；另外一個端口同時兼具輸入輸出功能，與乳白漫射玻璃相連接； 所述能量補償器主要包括泵浦激光器、環(huán)行器、濾波器、波分復(fù)用器、摻雜光纖；所述環(huán)行器的輸入端口作為能量補償器的信號光輸入端，環(huán)形器的輸出端口作為能量補償器的信號光輸出端口與后續(xù)設(shè)備相連接，環(huán)形器的中間端口通過濾波器再與波分復(fù)用器的信號端相連接，波分復(fù)用器的輸出端連接摻雜光纖作為與乳白漫射玻璃的連接端，所述摻雜光纖用于在泵浦光的激勵下將輸出給乳白漫射玻璃的信號光放大；波分復(fù)用器的泵浦端與泵浦激光器相連。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種光纖濾波器，其特征在于所述乳白漫射玻璃的厚度通過下式確定 輸出信號的積分時間與乳白漫射玻璃的厚度成線型關(guān)系t = d/cX η 其中t為積分時間；d為乳白漫射玻璃厚度；c為光速；η為乳白漫射玻璃的折射率。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的一種光纖濾波器，其特征在于所述能量補償器中的波分復(fù)用器由一號波分復(fù)用器和二號波分復(fù)用器共同構(gòu)成，所述能量補償器還包括白光纖；所述一號波分復(fù)用器的輸出端通過摻雜光纖后再通過白光纖連接乳白漫射玻璃；一號波分復(fù)用器的泵浦端與二號波分復(fù)用器的輸出端相連，二號波分復(fù)用器的泵浦端與泵浦激光器相連；信號光經(jīng)過環(huán)行器、濾波器、一號波分復(fù)用器、摻雜光纖、白光纖后輸入至乳白漫射玻璃，乳白漫射玻璃的輸出信號光再經(jīng)過白光纖、摻雜光纖、一號波分復(fù)用器、濾波器至環(huán)行器的輸出端輸出；所述白光纖用于更方便地將摻雜光纖和乳白漫射玻璃相連接；所述一號波分復(fù)用器用于將信號光和泵浦光合成一束光輸出；所述二號波分復(fù)用器用于保護泵浦激光器。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種光纖濾波器，其特征在于所述電模塊還包括用于使泵浦激光器保持某一恒定溫度的溫度控制保護電路；所述溫度控制保護電路主要由溫差信號輸出電路、測量放大器、比例積分微分控制電路、脈沖寬度調(diào)制控制電路、功率MOS晶體管輸出橋路以及濾波電路組成；所述溫差信號輸出電路為由泵浦激光器內(nèi)部的熱敏電阻和三個外部電阻組成的電阻電橋，其電壓信號輸出端輸出的溫差信號經(jīng)測量放大器放大后輸入比例積分微分控制電路進行比較放大；比例積分微分控制電路輸出控制信號至脈沖寬度調(diào)制控制電路控制其所輸出的驅(qū)動信號的脈沖寬度，脈沖寬度調(diào)制控制電路所產(chǎn)生的驅(qū)動信號輸入至由四個功率MOS管組成的功率MOS晶體管輸出橋路，橋路輸出的脈沖電壓經(jīng)濾波電路濾波后驅(qū)動泵浦激光器內(nèi)部的半導(dǎo)體器件進行制冷或加熱。
專利摘要本實用新型涉及光纖濾波器。所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有可以平滑波形功能的光纖濾波器,彌補市場的空白。其特征在于光模塊主要由能量補償器和乳白漫射玻璃組成；能量補償器主要包括泵浦激光器、環(huán)行器、濾波器、波分復(fù)用器、摻雜光纖；環(huán)行器的輸入端口作為信號光輸入端，環(huán)形器的輸出端口作為信號光輸出端口與后續(xù)設(shè)備相連接，環(huán)形器的中間端口通過濾波器再與波分復(fù)用器的信號端相連接，波分復(fù)用器的輸出端連接摻雜光纖作為與乳白漫射玻璃的連接端，波分復(fù)用器的泵浦端與泵浦激光器相連。本實用新型通過采用乳白漫射玻璃能夠減弱脈沖信號光頂部的高低起伏，通過乳白漫射玻璃的厚度控制可以實現(xiàn)對于各種雜亂無章的、隨機變化的脈沖信號光的平滑。
文檔編號G02B6/26GK202614979SQ20122020040
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者龔心弦, 邢美術(shù), 楊文奎 申請人:中國電子科技集團公司第二十三研究所