本发明涉及光信号处理技术领域，特别涉及一种灵活、简便的光纤带通滤波器。本发明所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器主要是基于低成本的标准滤波片进行非标滤波器的设计和制作，使非标滤波器的制作成本得到有效降低，制作周期也得到显著的缩短。
背景技术：
光谱滤波技术是光信号处理领域的基础技术，在光通信、激光、光学传感等领域发挥了巨大的作用。特别是光纤滤波器，在光信号的波分复用、增益放大等方面至关重要。虽然此领域已经有了一套较为完备的技术体系，但是由于其不可替代的技术地位，依然吸引着广大科技工作者的注意力。
从实现原理方面，光纤滤波器主要可以分为4个类别，分别是熔融拉锥滤波器、阵列波导滤波器、光纤光栅以及薄膜滤波器。其中，薄膜滤波器由于其出色的温度稳定性、可靠性和易集成性等特点获得广泛应用。光纤通信城域网上的cwdm系统中的滤波器几乎都是薄膜滤波器，骨干网上的dwdm系统滤波器也大部分都是薄膜滤波器。光纤薄膜滤波器的核心是由数十至数百层干涉薄膜组成的薄膜滤波片。
目前，光纤薄膜滤波器主要是固定波长滤波器，需要先根据应用需求进行滤波片的膜系设计，滤波片生产完成后与光纤准直器和必要的支撑件进行组装构成光纤滤波器。其光学参数如透射光谱中心波长、半高宽等主要由膜系设计和滤波片生产环节决定，后期组装对参数的影响较小，基于薄膜滤波片的器件结构设计也大都不涉及在组装环节对波长进行大的调整，中国发明专利cn106597609b和cn101900855b即提供了两种基于薄膜滤波片的器件结构设计，主要是光路结构的设计，不涉及在组装环节对波长进行大范围调整。
然而，滤波片的设计具有非常高的专业性，其生产也需要昂贵的设备，一款滤波片如果要变更波长，则需要重新设计生产，不仅成本高昂，生产周期也比较长，这一点与光学滤波领域多变的需求相矛盾，大大限制了薄膜滤波器的应用空间。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种灵活、简便的光纤带通滤波器，使成熟的固定波长式薄膜滤波片与高灵活性的波长调整结构相融合，构成一种可以根据应用要求灵活设定透射光谱中心波长和半高宽的非标光纤滤波器。同时，需要特别指出的是，本发明以常规标准滤波片为基础，具有非常明显的成本和生产周期优势。
本发明提供一种灵活、简便的光纤带通滤波器，包含两个光纤准直器、两个准直器支架、两个滤波片、两个滤波片支架、一个器件底壳和一个器件盖板。所述两个光纤准直器，其中一个作为输入准直器，另外一个作为输出准直器，所述两个滤波片通过入射角的调整共同决定滤波光谱，所述准直器支架、滤波片支架、器件底壳和器件上盖为器件的支撑部件。其中，所述准直器支架固定在所述器件底壳上，所述光纤准直器固定在所述准直器支架上，所述滤波片固定在所述滤波片支架上，所述器件盖板固定在器件底壳上用于器件密封。
进一步的，所述器件底壳为盒状器件底壳，所述两个准直器支架分别设于所述器件底壳的两个相对侧壁上；所述光纤准直器穿设于所述准直器支架并固定于所述准直器支架。
进一步的，所述光纤准直器为单模光纤准直器、多模光纤准直器或者保偏光纤准直器中的一种或者两种的组合。
进一步的，所述输入准直器将待滤波的光信号导入器件，光信号依次通过两个滤波片，两个滤波片的信号入射角分别调整，获得所需滤波效果。
进一步的，所述滤波片为常规标准滤波片，两个滤波片的透射光谱需要有重叠部分，通过调整滤波片的入射角，可以使得两个滤波片的透射光谱发生左右平移，通过这种光谱的平移可以改变两个滤波片的透射光谱的重叠部分的形态，此重叠部分构成所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器的滤波光谱，所述入射角的调整范围为0-25°。
进一步的，所述滤波片支架用以把滤波片固定在器件底壳上，并能在固定之前调整滤波片的入射角；所述滤波器支架与器件底壳和滤波片之间的连接均采用胶水粘接的方式固定。
进一步的，所述器件底壳内底面上有两个圆柱孔，滤波片支架可以插入此圆柱孔并可以自由旋转，角度调整确定后用胶水把滤波片支架固定在器件底壳上。
进一步的，两个滤波片分别顺次调整，先调整其中一个，固定后再调整另外一个，二者不分先后。
进一步的，光信号经过两个滤波片后，经输出准直器再次耦合进入光纤，从器件的输出接头输出。
进一步的，所述光纤准直器支架为管状，采用螺纹方式固定在底壳上，也可以采用直插式并用胶水固定。
进一步的，所述光纤准直器的外径与光纤支架的内径之间满足一定的关系，以给予光纤准直器足够的光学调整空间：设光纤准直器的外径外od，光纤准直器支架的内孔径为id，则od 0.05mm<id<od 2mm。
进一步的，所述准直器支架为管状，所述准直器支架与器件底壳之间采用螺纹耦合方式连接；所述准直器支架与光纤准直器之间的连接采用焊接的方式固定。
进一步的，所述滤波片为薄膜干涉滤波片，所述薄膜干涉滤波片包括粗波分复用薄膜滤波片。
进一步的，所述盖板在所有光学调整和连接处固定后安装在器件底壳上，起到密封和保护的作用，所述器件盖板采用焊接或者胶接的方式与器件底壳装配固定。
本发明还提供一种灵活、简便的光纤带通滤波器的生产方法，包括以下步骤：
s1.分别把两个滤波片粘接在两个滤波片支架上；
s2.把两个准直器支架固定在器件底壳上；
s3.把两个光纤准直器夹持在五维光学调整架上，器件底壳置于两个光纤准直器之间，并通过调整五维光学调整架使光路连通；
s4.把两个滤波片支架安装到底壳上，五维光学调整架同步调节，保持光路处于连通状态；
s5.在光谱分析仪的监控下旋转滤波片支架，在光谱分析仪上得到需要的波形，此时用紫外固化胶水把准直器支架固定在器件底壳上，把光纤准直器固定在准直器支架上；
s6.安装盖板，固化紫外固化胶水、并测试滤波器的波形、中心波长、透过率参数，完成安装。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
（1）本发明通过巧妙的设计将固定式的薄膜滤波片与波长调节结构相融合，有效拓展了薄膜滤波器的应用空间；
（2）本发明提供的技术方案，极大的降低了非标光纤滤波器的制作成本并显著压缩了其制作周期，具有明显的产业化优势。
附图说明
图1是本发明一种灵活、简便的光纤带通滤波器的结构示意图；
图2是本发明实施例中所用滤波片的透过光谱图；
图3是本发明实施例中波长平移示意图；
图4是本发明实施例中调试后光谱测试图。
其中，1-光纤准直器、2-准直器支架、3-器件底壳、4-滤波片、5-滤波片支架、6-器件盖板。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步地描述。
参考图1所示的一种灵活、简便的光纤带通滤波器结构设计，包括光纤准直器1、准直器支架2、器件底壳3、滤波片4、滤波片支架5和器件盖板6。其中，所述准直器支架2固定在所述器件底壳3上，所述光纤准直器1固定在所述准直器支架2上，所述滤波片4固定在所述滤波片支架5上，所述器件盖板6固定在器件底壳3上用于器件密封。
其中，所述光纤准直器1分别为输入光纤准直器和输出光纤准直器。所述光纤准直器1为单模光纤准直器、多模光纤准直器或者保偏光纤准直器中的一种或者两种的组合。所述滤波片4为薄膜干涉滤波片，所述薄膜干涉滤波片包括粗波分复用薄膜滤波片。
参考图1，本实施例中的两个滤波片均采用常用的itu标准1551nmcwdm滤波片作为滤波片4，其设计入射角为13.5°，其透过光谱图如图2所示，透过中心波长为1550.6nm，半高宽为17.2nm。
此外，参考图1，所述器件底壳3为盒状器件底壳3，所述两个准直器支架2分别设于所述器件底壳3的两个相对侧壁上；所述光纤准直器1穿设于所述准直器支架2并固定于所述准直器支架2。
另，所述准直器支架2为管状，所述准直器支架2与器件底壳3之间采用螺纹耦合方式连接；所述准直器支架2与光纤准直器1之间的连接采用焊接的方式固定。
在本实施例中，准直器支架2用螺纹固定的方式固定在器件底壳3上，器件底壳3的左右两端各有一个准直器支架2，分别用来固定输入光纤准直器和输出光纤准直器。
又，所述滤波片支架2用以把滤波片4固定在器件底壳3上，并能在固定之前调整滤波片的入射角；所述滤波器支架5与器件底壳3和滤波片4之间的连接均采用胶水粘接的方式固定。
上述灵活、简便的光纤带通滤波器的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1.分别把两个滤波片4粘接在两个滤波片支架5上，保持其中一个滤波片4（第一滤波片）的入射角不动，旋转另一个滤波片4（第二滤波片）使其入射角增大5度，按照设计，此时两个滤波片4的透射光谱为图3分别所示，另一个滤波片4（第二滤波片）的光谱发生向左平移4nm；
s2.把两个准直器支架2固定在器件底壳3上；
s3.把两个光纤准直器1夹持在五维光学调整架上，并使光纤准直器1的头部伸入准直器支架2的内孔内，器件底壳3置于两个光纤准直器1之间，并通过调整五维光学调整架使光路连通；
s4.把两个滤波片支架5安装到底壳3的内底面上的圆柱空内，并且在固化前可以旋转，五维光学调整架同步调节，保持光路处于连通状态；
s5.在光谱分析仪的监控下旋转滤波片支架5，在光谱分析仪上得到需要的波形，此时用紫外固化胶水把准直器支架5固定在器件底壳3上，把光纤准直器1固定在准直器支架2上；
s6.安装盖板6，固化紫外固化胶水、并测试滤波器的波形、中心波长、透过率参数；完成调试后，用胶水固定滤波片支架5，使其固定在器件底壳3上，并把光纤准直器1焊接在准直器支架2上。然后安装盖板6，使用胶水固定后完成安装。
对完成的滤波器进行光谱测试，获得滤波器的透过光谱，其中心波长为1548.6nm，半高宽为13.2nm，损耗为0.5db，测试光谱如图4所示，达成了设计要求，在常规标准滤波片的基础上，实现了非标滤波器的制作。
以上所述仅为本发明的一个较佳实例，用以更清晰的展示本发明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，通过细节修改、等同替换、改进等方式所做的变形，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，包含两个光纤准直器（1）、两个准直器支架（2）、两个滤波片（4）、两个滤波片支架（5）、一个器件底壳（3）和一个器件盖板（6），所述准直器支架（2）固定在所述器件底壳（3）上，所述光纤准直器（1）固定在所述准直器支架（2）上，所述滤波片（4）固定在所述滤波片支架（5）上，所述器件盖板（6）固定在器件底壳（3）上用于器件密封。
2.根据权利要求1所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，所述器件底壳（3）为盒状器件底壳，所述两个准直器支架（2）分别设于所述器件底壳（3）的两个相对侧壁上；所述光纤准直器（1）穿设于所述准直器支架（2）并固定于所述准直器支架（2）。
3.根据权利要求1所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，所述光纤准直器（1）分别为输入光纤准直器和输出光纤准直器。
4.根据权利要求3所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，所述光纤准直器（1）为单模光纤准直器、多模光纤准直器或者保偏光纤准直器中的一种或者两种的组合。
5.根据权利要求2所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，所述准直器支架（2）为管状，所述准直器支架（2）与器件底壳（3）之间采用螺纹耦合方式连接；所述准直器支架（2）与光纤准直器（1）之间的连接采用焊接的方式固定。
6.根据权利要求1所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，所述滤波片（4）为薄膜干涉滤波片，所述薄膜干涉滤波片包括粗波分复用薄膜滤波片。
7.根据权利要求1所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，所述滤波片支架（2）用以把滤波片（4）固定在器件底壳（3）上，并能在固定之前调整滤波片的入射角；所述滤波器支架（5）与器件底壳（3）和滤波片（4）之间的连接均采用胶水粘接的方式固定。
8.根据权利要求1所述一种灵活、简便的光纤带通滤波器，其特征在于，所述器件盖板（6）采用焊接或者胶接的方式与器件底壳（3）装配固定。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的灵活、简便的光纤带通滤波器的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1.分别把两个滤波片（4）粘接在两个滤波片支架（5）上；
s2.把两个准直器支架（2）固定在器件底壳（3）上；
s3.把两个光纤准直器（1）夹持在五维光学调整架上，器件底壳（3）置于两个光纤准直器（1）之间，并通过调整五维光学调整架使光路连通；
s4.把两个滤波片支架（5）安装到底壳（3）上，五维光学调整架同步调节，保持光路处于连通状态；
s5.在光谱分析仪的监控下旋转滤波片支架（5），在光谱分析仪上得到需要的波形，此时用紫外固化胶水把准直器支架（5）固定在器件底壳（3）上，把光纤准直器（1）固定在准直器支架（2）上；
s6.安装盖板（6），固化紫外固化胶水，并测试滤波器的波形、中心波长、透过率参数，完成安装。
技术总结