[發明專利]可調光濾波器

無效

• 申請號: 201110295065.X
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103018837A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 林磊;張建英;張新漢
• 申請（專利權）人: 福州高意光學有限公司
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B27/44
• 代理公司: 福建煉海律師事務所 35215
• 代理人: 許育輝

技術領域

本發明涉及光學及光通信領域，尤其涉及一種光柵可調光濾波器。?

背景技術

隨著現代通信業務的不斷發展，對光纖通信的帶寬要求越來越高。目前增加光纖通信帶寬的首選方案是波分復用系統（WDM：Wavelength?Division?Multiplexing），隨著波分復用系統內光信道間隔的不斷減小，信道數的不斷增加，WDM逐漸向DWDM發展，其光信道間隔已由100GHz向50GHz系統邁進，正向25GHz系統發展。

光濾波器是一種帶通濾波器，在WDM中，光濾波器可用于不同信道的篩選。傳統光濾波器屬于不可調光濾波器，其濾波性能是針對某一個或幾個特定的信道。在WDM系統發展初期由于信道數較少，這種不可調光濾波器被普遍運用。隨著WDM向DWDM系統發展，通信信道大量增加，不可調光濾波器在DWDM系統中的運用局限性越來越突出，這就迫使不可調光濾波器向可調光濾波器發展。

光濾波器實現濾波的核心技術方案主要有F-P諧振腔技術、環形諧振腔技術、光柵衍射效應技術、馬赫-曾德干涉技術和介質薄膜技術，不同的技術方案各有優缺點。總的來說，隨著DWDM信道的不斷增加，傳統的固定濾波器的應用局限性越來越突出。光濾波器已經開始向可調光濾波器發展，但對于不同核心技術方案的濾波器在實現可調性能上，有各自的優勢也存在各自的困難，或是技術，或是成本，或是可靠性等。

一種理想的可調光濾波器一般應具備如下優點：插損小、調節范圍寬、帶寬窄、隔離度高、調諧速率快、穩定性高、偏振相關性小、成本低和結構緊湊等。美國專利《光譜可調濾波器》（Spectrally?Adjustable?Filter，NO.US?7,864,423，B2）雖提到可以使用4f系統，但該專利使用窄帶反射鏡將所選擇的光反射之后沿原光路返回，這就需要在輸入/輸出端使用環行器，降低了光的利用率的同時提高了成本。該專利公開的光譜可調濾波器，如圖1所示，包括光纖準直器101、擴束系統102、光柵元件103、4f系統104,105和微電機系統106（MEMS，Micro-electromechanical?Systems），該結構通過調節MEMS系統使得入射光線和出射光線的夾角發生變化，可達到濾波的效果，但濾出的波形邊緣陡直度和頂端平坦度都不夠好。美國專利《使用衍射光學元件和鏡子的緊湊型高分辨率的可調諧光濾波器》（Compact?High-Resolution?Tunable?Optical?Filter?Using?Optical?Diffraction?Element?And?a?Mirror，NO.US?2008/0085119?A1）雖提及使用單個光柵的方法，但沒有具體實施方案，并認為這樣的系統光學性能較低，如降低相鄰信道隔離度等。?

發明內容

為克服上述問題，本發明提出一種可調光濾波器，利用光柵衍射效應結合微電機系統（MEMS）技術和標準具技術，所濾得的光信號具有很好的邊緣陡直度和頂端平坦度，而且該濾波器具有結構緊湊、成本低、操作簡便等優點。

為達到上述目的，本發明所提出的技術方案為：可調光濾波器，包括光纖準直器、擴束系統、衍射元件、4f系統和帶反射鏡的微電機系統，光由光纖準直器輸入經擴束系統擴束后，經過衍射元件后，不同波長的光被色散，以不同的衍射角入射到4f系統，之后被微電機系統的反射鏡反射回光路中，再次經過4f系統、衍射元件、擴束系統，最后由光纖準直器輸出。所述濾波器還包括一標準具；所述標準具為透射式標準具，位于衍射元件之前或之后的光路中；所述光纖準直器為兩個單光纖準直器，或者一個雙光纖準直器。

或者，不利用標準具，而利用狹縫光闌，其技術方案為：可調光濾波器，包括光纖準直器、擴束系統、衍射元件、4f系統和帶反射鏡的微電機系統，光由光纖準直器輸入經擴束系統擴束后，經過衍射元件后，不同波長的光被色散，以不同的衍射角入射到4f系統，之后被微電機系統的反射鏡反射回光路中，再次經過4f系統、衍射元件、擴束系統，最后有光纖準直器輸出，所述濾波器還包括一狹縫光闌，位于4f系統的頻譜面上，僅設置于光被微電機系統反射之前的光路；所述光纖準直器為兩個單光纖準直器，或者一個雙光纖準直器。

進一步的，所述透射式標準具可由一反射式標準具替代，位于微電機系統后面，4f系統的虛焦面處，光經微電機系統反射后進入反射式標準具，經該反射式標準具反射之后，再由微電機系統反射回光路中。

或者，所述透射式標準具由一反射式標準具替代，設置于微電機系統的反射面上。

優選的，所述標準具為可調單腔標準具，或者可調多腔標準具。