[實用新型]基于TFF消偏振可調(diào)諧光學濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220141981.8
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN202512267U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙武麗;王永福;江東;李陽
• 申請（專利權(quán)）人: 福州高意通訊有限公司
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/27
• 代理公司: 福建煉海律師事務(wù)所 35215
• 代理人: 許育輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光學器件領(lǐng)域，尤其涉及一種基于TFF消偏振可調(diào)諧光學濾波器。?

背景技術(shù)

可調(diào)諧光濾波器（TOF）是現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)中的重要器件，它對靈活選擇和動態(tài)監(jiān)測光通道十分重要。目前的光濾波器可分為聲光可調(diào)濾波器型、光纖布拉格光柵型、F-P腔型（基于壓電或微電子機械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)）和薄膜濾光片（TFF）型等。聲光可調(diào)諧濾波器利用聲光效應(yīng)改變波導(dǎo)折射率周期形成光柵，其調(diào)諧速度快，但制造成本高，而且相鄰?fù)ǖ栏綦x度較差；光纖光柵型可調(diào)諧濾波器利用光纖布拉格衍射特性，通過控制溫度變化來調(diào)節(jié)應(yīng)力，其帶寬和相鄰?fù)ǖ栏綦x度都較好，但是其調(diào)諧范圍不大，容易受外界環(huán)境的影響，長期穩(wěn)定性也不夠好；F-P腔型可調(diào)諧濾波器利用壓電或MEMS等機理對腔長進行精密調(diào)節(jié)，調(diào)諧速度快，可實現(xiàn)較寬的調(diào)節(jié)范圍，但其通道較窄，相鄰?fù)ǖ栏綦x度較低。而一般可用于波長信號監(jiān)測的基于TFF技術(shù)的可調(diào)諧濾波器同時具備了以下優(yōu)點：（1）光譜矩形度好，通帶平頂、相鄰?fù)ǖ篱g隔度高；（2）波長可調(diào)諧范圍大且掉電自鎖；（3）技術(shù)工藝成熟，環(huán)境穩(wěn)定性與可靠性好。

基于TFF可調(diào)諧濾波器的原理：多波長的光信號通過光纖傳輸耦合到準直器，光束經(jīng)過準直器后變成準直的光束，準直的近似平行的光束入射到帶通濾波器上，通過旋轉(zhuǎn)帶通濾波片的角度改變?nèi)肷涔馐娜肷浣牵羞x擇的通過特定波長的光信號，而其余的光信號則被反射，如圖1所示。對于帶通濾波片的傾斜入射特性，改變傾斜的入射角，即能改變?yōu)V波片的透射峰波長，波長隨入射角的關(guān)系為：λ=λ₀（1-A²sin²θ）^1/2，其中，λ為透射峰中心波長，λ₀為垂直入射時的中心波長，θ為入射角，A為濾波片的調(diào)頻參數(shù)，不同的膜系設(shè)計具有不同的調(diào)頻參數(shù)。將上述公式求導(dǎo)得出透射峰波長隨入射角的變化關(guān)系為：dλ/dθ=-λ₀?A²sinθcosθ/（1-?A²sin²θ）^1/2，根據(jù)該式可即可算出角度變化量與透射峰波長變化量的關(guān)系，由此來確定濾波片所需要旋轉(zhuǎn)的角度。

對于常規(guī)50G的DWDM濾波片在角度調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，可以覆蓋整個C-波段（1525-1565nm）或者L-波段（1575-1615nm），但是在實際光路中存在以下限制：（1）由于不同偏振的光束入射到濾波片，p光和s光通過濾波片的中心波長是不同的，在光以大角度入射濾波片時p光和s光透過濾波片的中心波長會發(fā)生偏移，導(dǎo)致通帶的寬度會變窄。其次，導(dǎo)致偏振相關(guān)的光學性能變差，如產(chǎn)生較大的偏振相關(guān)損耗（PDL）、偏振模式色散（PMD）等；（2）光束在入射濾波片時，由于濾波片基材折射率和環(huán)境折射率的不同，導(dǎo)致入射光束和出射光束產(chǎn)生上下位移，如果采用透射式接收，接收準直器必須能夠跟上光束的上下移動，如圖2所示，在這種情形下，要求對接收準直器的移動精確度較高，因此必然存在耦合效率低的問題。

中國專利局于2005年6月29日公布的發(fā)明專利申請《低偏振相關(guān)損耗的寬范圍內(nèi)波長可調(diào)光學濾波器》（申請?zhí)枺?00310114550.8）公開了一種波長可調(diào)光學濾波器，包括光纖準直耦合模塊，偏振處理模塊，光學薄膜濾波器和平面反射鏡。其偏振處理模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組合元件較多，從而也增加了成本。?

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述問題，本實用新型提出一種基于TFF消偏振可調(diào)諧光學濾波器，采用更少的光學元件，具有更簡單的結(jié)構(gòu)，同時提高了耦合效率，降低了偏振相關(guān)損耗及偏振模式色散等。

為達到上述目的，本實用新型所提出的技術(shù)方案為：基于TFF消偏振可調(diào)諧光學濾波器，包括準直單元、分束合束單元、偏振處理單元、薄膜濾波片和直角反射棱鏡，所述準直單元包括發(fā)射光纖準直器和接收光纖準直器；所述分束合束單元包括一雙折射晶體、一偏振分束器（PBS）和一反射鏡；經(jīng)發(fā)射光纖準直器輸入的準直光經(jīng)雙折射晶體之后分為偏振態(tài)相互垂直的兩偏振光束，其中一路經(jīng)過偏振分束器后進入偏振處理單元，另一路直接進入偏振處理單元，經(jīng)過偏振處理單元的兩偏振光經(jīng)薄膜濾波片濾波之后由直角反射棱鏡反射交換光路返回，再次經(jīng)過薄膜濾波片和偏振處理單元，之后其中一路直接進入雙折射晶體，另一路經(jīng)由偏振分束器和反射鏡之后進入雙折射晶體，兩偏振光束經(jīng)雙折射晶體合束后由接收準直器輸出。