[發明專利]基于分布式布拉格反射鏡的多通道電磁波極化濾波器

有效

• 申請號: 201510240565.1
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104835998B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 張用友;趙曉博;鄒炳鎖
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01P1/201
• 分類號: H01P1/201
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 王民盛

技術領域

本發明涉及一種濾波器，特別涉及一種基于分布式布拉格反射鏡與光柵耦合的多通道電磁波極化濾波器，屬于濾波器設計技術領域。

背景技術

在通信系統中，濾波器是重要部分。目前常見的濾波器一般有濾波片、光柵、Fabery-Perot標準具和原子濾波器等。其中，濾波片結構簡單，應用最為廣泛，但是濾波片對光入射角的要求較高，需要對光路進行精確準直，而且兩個波長相近的光之間容易出現相互干擾，造成多波長系統效率很低。Fabery-Perot標準具系統對特定波長具有較高的濾波效果，但是系統復雜昂貴，對工作環境要求較高。原子濾波器需要與特定的吸收線匹配，對激光器的波長和線寬的要求較高。光柵也是一種被大量采用的濾波器元件，其是由大量等寬等間距的平行狹縫或溝道構成。一般來說，作為電磁波濾波器使用的光柵有總槽或溝道數盡量大、光柵常數小并盡量選用高衍射級數光的要求。選用高衍射級數光的要求給光柵在濾波器領域的應用帶來了一定困難。Pelletier和Macleod曾討論過多峰干涉濾波片，并制備了用于汞譜線406nm和436nm的雙峰干涉濾波片。而現有的多峰濾波片的透射峰數密度較小，半高寬也較大，通常為1nm，峰值大小不能全部達到1。

隨著光學工程和光纖通信技術等的發展，光濾波器產品被應用到各種領域，如波長選擇、光放大器的噪聲濾除、增益均衡、光復用和解復用等。此外，對多通道或多路光信號的并行處理，也得到發展。因此，若能實現同一基片上的多極窄透射峰的電磁波極化濾波功能，將非常有益于多通道或多路光信號的處理和相關器件的加工和集成。

發明內容

本發明的目的是為解決在同一基片上實現多極窄透射峰的電磁波極化濾波問題，提供一種基于分布式布拉格反射鏡與表面電介質光柵耦合的多極窄透射峰的電磁波極化濾波器。本文后面，為書寫方便，將“多極窄透射峰的電磁波極化濾波器”簡稱為“多通道電磁波極化濾波器”。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于分布式布拉格反射鏡與表面介電光柵耦合的多通道電磁波極化濾波器，包括分布式布拉格反射鏡和光柵；所述光柵位于分布式布拉格反射鏡的左表面和右表面；入射光首先由左表面光柵通過衍射分為零階和正負一階三種衍射光，接著在分布式布拉格反射鏡中傳播，最后通過右表面光柵匯合垂直射出，形成極窄多峰透射光譜。

作為優選，所述光柵材質為電磁波損耗小的電介質，如GaAs。

作為優選，所述分布式布拉格反射鏡是使用具有高低折射率差值較大的兩種材料層周期性交替組成，其周期數為n+0.5，其中n為任意整數。具體實施例中，n為20到80之間的整數。

作為優選，若多通道電磁波極化濾波器的工作波長設定在波長λ_c附近，則分布式布拉格反射鏡的每個周期中兩種材料層的厚度分別為h_a＝λ_c/4n_a和h_b＝λ_c/4n_b，其中n_a和n_b分別表示兩種材料層在中心波長處折射率。

一種基于分布式布拉格反射鏡的多通道電磁波極化濾波器的調諧方法，包括：通過控制分布式布拉格反射鏡左右表面光柵的光柵常數來控制透射峰的位置，即增大光柵常數會使透射峰位置在透射譜上向長波方向移動，反之向短波方向移動；通過控制分布式布拉格反射鏡的周期數來控制透射峰的數密度以及透射峰的半高寬；通過改變分布式布拉格反射鏡的材質以及分布式布拉格反射鏡每層的厚度來調整濾波器的工作波長。

有益效果

對比現有技術，本發明利用表面帶有光柵結構的分布式布拉格反射鏡作為多通道極化濾波器，每個通道的電磁波在此結構的最大透射率為1；透射峰數密度較大，可以達到250峰/微米，半高寬也較小，可以達到0.1nm；而且可以通過調整布拉格反射鏡的層數來調整透射峰的數密度和半高寬，通過調整光柵常數調節透射峰值的位置，可以實現橫電電磁波和橫磁電磁波的極化透射；并且本實施例中濾波器對結構精度的依賴較弱，15％隨機厚度漲落不會影響濾波器的主要性質，非常有利于實際生產，便于小型化和集成化。

附圖說明

圖1是本發明實施例中基于分布式布拉格反射鏡與光柵耦合的多通道電磁波極化濾波器結構示意圖。

圖2是本發明實施例中基于分布式布拉格反射鏡的多通道電磁波極化濾波器的透射譜。橫坐標為波長,縱坐標為透射率。