[發明專利]空間光譜分離式濾波器波長分辨率的提升方法

有效

• 申請號: 201710130577.8
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106918868B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 黎凱;盧衛東;龐正達
• 申請（專利權）人: 湖北捷訊光電有限公司
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發明涉及空間光譜分離式濾波器分辨率的提升方法。所述濾波器包括輸入波導、濾波器模塊功能塊、輸出波導，在不改變空間光譜分離式濾波器的內部設計的前提下，通過改變輸入準直器和輸出準直器的模場耦合特性來壓縮濾波器的帶寬，提升濾波器的分辨率；包括采用不同模場直徑的輸入輸出單模波導，不同準直器透鏡特性，單模波導通常是單模光纖。本方法在不改變內部光路設計的前提下，通過改變輸入輸出光纖和準直系統的特性顯著提升光纖+光柵型光譜處理及分析產品的波長分辨能力，產品的FWHM壓縮約20％。

技術領域

本發明涉及光譜處理及分析產品的波長分辨技術，具體涉及空間光譜分離式濾波器分辨率的提升方法。

背景技術

基于空間光譜分離思路的光學濾波器，可分為可調式濾波器、固定式濾波器。其空間色散方式常見的有棱鏡色散式、各種光柵式、陣列波導光柵式、聲光光學濾波器等。

如圖6所示，傳統的可調濾波器為信號光經過可調濾波器的入射光纖①進入到可調濾波器模塊功能塊③內部，經過過濾的信號光再經過可調濾波器的輸出光纖②輸出以供其他功能模塊使用如光電二極管等。

光通道監控器的幾種常見實現方案如下：

MEMS Grating靈活度相對比較高，波長分辨率和噪聲隔離度均處于中等偏好的狀態，其中波長分辨率稍微欠缺一些。

中國專利申請號為201310116824的文獻公開了一種基于光柵的可調濾波器，是一種典型的MEMS grating型可調濾波器，包括光纖準直器、擴束系統、光柵、反射鏡；

其利用光柵的強的色散效果使得光波長產生空間分離，從而在輸出光纖中僅存在一個通道或比較狹窄的波段。

光柵型可調濾波器，其帶寬一般通過已知的多種途徑可以降低一定水平，這些途徑常見的有增加狹縫光闌、增大發散距離、增多光柵穿透次數等方式，相應地會導致引入狹縫精密控制系統、增大產品尺寸和成本、增加光柵個數等附加不利結果，而且所達到的光譜帶寬也都有限。

另一個角度，光網絡快速的發展，比如靈活柵格技術、多子載波技術等等都導致了信號復雜度大幅度提升，因此這導致了光通道監控器的需求指標也不斷被拔高。

為了達到上述的指標要求，廠商又要在保證產品質量的基礎上盡量控制成本，那么就會發掘更進一步的壓縮可調濾波器帶寬的措施和想法。

前述MEMS Grating光通道監控器一般地應用在光纖通信系統中，因此光學接口一般是通信光纖，即滿足G652規范的普通單模光纖。一般設計上采用這種基于這種普通單模光纖的單纖(輸入輸出為單根光纖)Pigtail、雙纖(輸入和輸出分別為一根光纖)Pigtail或兩個單纖Pigtail結構。

中國專利申請號201410362340的文獻公開了一種基于MEMS的可調諧平頂窄帶型光學濾波器，引入了一種變換輸入輸出光纖的嘗試，從而達到光譜平坦化的效果，但其缺陷也比較明顯。一方面將MEMS反射鏡放置到光柵后面會導致MEMS反射鏡的尺寸非常大，即便如其所述可以在MEMS反射鏡前加一個縮束棱鏡，但依然很大且會降低波長色散的效果；另一方面該專利要求輸入為普通單模光纖，輸出為多模光纖或少模光纖，經過分析這顯然是有悖于提高波長分辨率的，是不合適的。

中國專利申請號200980145964的文獻公開了可調諧光學濾波器，提出了多次經過的思路，即不對可調濾波器結構本身做明顯的變更，僅在外圍做一些簡單的調整以達到提升可調濾波器性能的目的。但是，該專利采用多次經過的思路，勢必會對可調濾波器的插損有成倍的折扣，比如原本一個可調濾波器的插入損耗是3dB，采用該專利技術后插入損耗至少會增大到6dB，然而所壓縮的光譜帶寬并不明顯。

發明內容