專利名稱：無色散光學(xué)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)濾波器，尤其涉及作為交織器(interleaver)用的無色散光學(xué)濾波器。
在密波分多路復(fù)用(DWDM)光學(xué)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)中，提供寬度極窄的光學(xué)濾波器是有利的，它將單獨(dú)的傳輸通道分離，而不會(huì)使被傳輸?shù)男畔⑹д?。相?yīng)地，該光學(xué)濾波器必須具有平頂?shù)膹?qiáng)度響應(yīng)，并在通頻帶中不色散。這兩種條件將保證濾波器不會(huì)使信號(hào)在強(qiáng)度和相位方面失真。
第一種條件，即平頂加強(qiáng)度響應(yīng)是公知的，并已通過各種技術(shù)獲得，如薄膜濾波器，光纖布拉格光柵，耦合共振腔和網(wǎng)格濾波器(lattice filter)。但是對(duì)于光學(xué)濾波器來說，第二種條件，即不色散(或相當(dāng)于在通頻帶中具有線性相位響應(yīng))更難獲得，尤其是與平頂需求結(jié)合時(shí)。共振交織器具有內(nèi)在的高色散性，非常難以獲得任何哪怕僅是局部的色散補(bǔ)償。
本發(fā)明的目的是公開除引入材料色散之外，不考慮光學(xué)濾波器強(qiáng)度分布，實(shí)現(xiàn)基本上不色散的光學(xué)濾波器的切實(shí)可行的方法。該申請(qǐng)可預(yù)計(jì)任何類型的光學(xué)濾波器，包括平頂濾波器和交織器。
因此，本發(fā)明涉及一種由傳遞函數(shù)HT(f)限定的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，包括由傳遞函數(shù)H1(f)限定的第一光學(xué)濾波裝置；和與第一光學(xué)濾波裝置光學(xué)耦合的由傳遞函數(shù)H2(f)限定的第二光學(xué)濾波裝置；其中第二光學(xué)濾波裝置的傳遞函數(shù)H2(f)為第一光學(xué)濾波裝置的傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)共軛H1*(f)；從而HT(f)＝H1(f)xH2(f)＝H1(f)xH1*(f)以下將參考顯示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明，其中

圖1是依據(jù)本發(fā)明的級(jí)聯(lián)交織器用光學(xué)濾波器的示意頂視圖；圖2是圖l濾波器的側(cè)視圖；圖3和4分別表示利用圖1和2的濾波器，在第一和第二通路中兩個(gè)雙折射波片和光信號(hào)的相對(duì)方向；圖5和6分別表示利用依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)例的濾波器，在第一和第二通路中兩個(gè)雙折射波片和光信號(hào)的相對(duì)方向；圖7是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)例的級(jí)聯(lián)交織器用光學(xué)濾波器的示意頂視圖，其中光信號(hào)雙重通過單個(gè)雙折射疊塊；圖8是圖7濾波器的示意側(cè)視圖；圖9是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)例的級(jí)聯(lián)交織器用光學(xué)濾波器的示意頂視圖，其中光信號(hào)以不同波片方向通過兩個(gè)不同的雙折射疊塊；圖10是圖9濾波器的示意側(cè)視圖；圖11是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)例的級(jí)聯(lián)交織器用光學(xué)濾波器的示意頂視圖，其中光信號(hào)通過單個(gè)雙折射疊塊被反射回去；圖12是依據(jù)圖11的級(jí)聯(lián)交織器用光學(xué)濾波器的示意側(cè)視圖；圖13是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)例的無色數(shù)網(wǎng)格型級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器的示意圖；圖14是圖13無色散網(wǎng)格型級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器另一實(shí)例的示意圖；圖15是圖13元色散網(wǎng)格型級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器的另一實(shí)例的示意圖。
為了實(shí)現(xiàn)無色散光學(xué)濾波器，將分別具有頻率傳遞函數(shù)H1(f)和H2(f)的兩個(gè)光學(xué)濾波器級(jí)聯(lián)，并且滿足第二濾波器的傳遞函數(shù)為第一光學(xué)濾波器的復(fù)數(shù)共軛，即為H1*(f)?？商娲氖牵瑸榱嗽谶x擇第二濾波器時(shí)有更大自由度，用第三無色散光學(xué)濾波器的傳遞函數(shù)G(f)乘以第一濾波器的復(fù)數(shù)共軛H1*(f)得到第二濾波器的傳遞函數(shù)。這就保證了具有傳遞函數(shù)HT(f)＝H1(f)xH2(f)＝H1(f)xH1*(f)xG(f)的級(jí)聯(lián)濾波器無色散。
在上述條件下容易獲得的一種特定類型的光學(xué)濾波器被稱作有限脈沖響應(yīng)(FIR)光學(xué)濾波器，還被稱作波導(dǎo)實(shí)施方案的網(wǎng)格濾波器，或疊塊雙折射波片實(shí)施方案的Solc濾波器。
對(duì)于這種特定類型的線性相位濾波器，該濾波器的頻率傳遞函數(shù)可常被描述為H1(f)＝(α0+α1.eiβ.f+α2.e2iβ.f+α3.e3iβ.f+...+αn.eniβ.f)其中αi，i＝1到n，與物理參數(shù)相關(guān)，例如在網(wǎng)格濾波器情況下的耦合比，或Solc濾波器中的波片方向；其中β涉及網(wǎng)格濾波器情況下的長(zhǎng)度差或Solc濾波器中的光程差(retardatien)。
為得到無色散的光學(xué)濾波器，人們可以簡(jiǎn)單地將滿足上述條件的，具有H1(f)頻率傳遞函數(shù)的一個(gè)光學(xué)濾波器與具有H2(f)頻率傳遞函數(shù)的第二個(gè)光學(xué)濾波器級(jí)聯(lián)起來。對(duì)于以上H1(f)的例子，當(dāng)H2(f)＝(αn+αn-1.eiβ.f+...+α1.e(n-1)iβ.f+α0.eniβ.f)時(shí)這是確定的。
在該例子中，用那些與用于具有頻率傳遞函數(shù)H1(f)的第一光學(xué)濾波器物理元件相同的元件構(gòu)成具有頻率傳遞函數(shù)H2(f)的第二光學(xué)濾波器；但是，在Solc濾波器實(shí)施方案中波片方向變化，或在網(wǎng)格濾波器情況下耦合比和交換臂變化。
以下將參照?qǐng)D1和圖2描述使用Solc濾波器的無色散光學(xué)交織器的一個(gè)例子。該具體實(shí)例將均用1指示的、具有H1(f)頻率傳遞函數(shù)的第一光學(xué)濾波器與均用2指示的、具有H2(f)頻率傳遞函數(shù)的第二光學(xué)濾波器級(jí)聯(lián)。濾波器1包括一個(gè)雙折射疊塊3a，而濾波器2包括一個(gè)雙折射疊塊3b，每個(gè)雙折射疊塊包括厚度分別為L(zhǎng)和2L的兩個(gè)波片4和5，例如對(duì)于二氧化鈦，L＝5.62mm。相對(duì)于入射光束的偏振，波片4和5的方向分別為45°和105°。依據(jù)波片材料的雙折射，選擇波片4和5的厚度L和方向，以提供理想的FSR。
從光纖6發(fā)出包括λ1到λn信道的光束，通過準(zhǔn)直透鏡7入射到分束器8中。透鏡7優(yōu)選是1/4節(jié)距(pitch)的GRIN透鏡，分束器優(yōu)選是一種離散(walk-off)晶體，例如是TiO2或YVO4。在分束器8中，光束被分成兩個(gè)正交偏振的子光束11和12。在半波片13中將其中之一的子光束，即實(shí)例所述的子光束11的偏振狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，這樣兩個(gè)子光束以相同偏振進(jìn)入第一雙折射疊塊3a中。在所示的實(shí)例中，子光束11和12在進(jìn)入第一雙折射疊塊3a之前，是垂直偏振的。在穿過第一雙折射疊塊3a之后，一系列信道，如偶數(shù)信道λ2，λ4，λ6...保持垂直偏振，而另一系列信道，如奇數(shù)信道λ1，λ3，λ5...變成水平偏振。利用第二分束器14，例如離散(walk-off)晶體或偏振分束器進(jìn)一步將子光束11和12分成11o，11e，12o和12e。半波片15被放置在子光束11e和12e的光路中，以保證11o，11e，12o和12e所有子光束進(jìn)入第二雙折射疊塊3b時(shí)具存彼此相同的偏振，并且保證當(dāng)光束進(jìn)入第一雙折射疊塊3a時(shí)具有與子光束11和12正交的偏振。在所示實(shí)例中，所有子光束進(jìn)入第二雙折射疊塊3b時(shí)水平偏振。同樣，當(dāng)子光束11e和12e中的偶數(shù)通道離開第二雙折射疊塊3b時(shí)，其偏振保持原樣，即水平。此外，當(dāng)子光束11o和12o中的奇數(shù)通道離開第二雙折射疊塊3b時(shí)，其偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，利用半波片16旋轉(zhuǎn)子光束11o或12o之一的偏振，在此情況下為12o的偏振方向，這樣光束組合器17可將兩個(gè)子光束組合到一起，以通過聚焦透鏡18和光纖19輸出奇數(shù)信道。類似地，半波片21旋轉(zhuǎn)子光束11e或12e之一的偏振，在此情況下為旋轉(zhuǎn)11e的偏振方向，這樣光束組合器17可將兩個(gè)子光束組合到一起，以通過聚焦透鏡22和光纖23輸出偶數(shù)信道。
所示實(shí)例是輸入垂直偏振的子光束11和12操作的；但顯然通過相應(yīng)地重排剩余元件可使該裝置適于任何輸入的偏振光。
為了顯示上述級(jí)聯(lián)濾波器件是無色散的，我們現(xiàn)將濾波器1的傳遞函數(shù)限定為H1(f)＝e3iγ.f(α0+α1.eiβ.f+α2.e2iβ.f+α3.e3iβ.f)；其中β＝2πLΔn/c，γ＝2πLn0/c；Δn＝ne-n0(波片材料的雙折射)；α0＝cosθ1.cosθ2.cosθ3；α1＝-sinθ1.sinθ2.cosθ3；α2＝-cosθ1.sinθ2.sinθ3；α3＝-sinθ1.cosθ2.sinθ3；其中θ1是輸入的子光束11和12的偏振方向和第一波片4晶軸之間的角度；θ2是第一波片4的晶軸和第二波片5的晶軸之間的角度；θ3是第二波片5的晶軸與輸入的子光束的偏振方向之間的角度。
在以上所示的例子中，θ1＝45°，θ2＝60°，θ3＝-105°。
相應(yīng)地，為了使級(jí)聯(lián)的濾波器1和2無色散，濾波器2必須具有頻率傳遞函數(shù)H2(f)，以使H2(f)＝H1(f)*xG(f)。因此，依據(jù)上述實(shí)例H2(f)＝(α3’+α2’.eiβ.f+α1’.e2iβ.f+α0’.e3iβ.f))x G(f)假設(shè)使用相同波片厚度，以及不同方向θ1’，θ2’和θ3’，得到以下等式cosθ1’.cosθ2’.cosθ3’＝-sinθ1.cosθ2.sinθ3(α0’＝α3)sinθ1’.sinθ2’.cosθ3’＝cosθ1.sinθ2.sinθ3(α1’＝α2)cosθ1’.sinθ2’.sinθ3’＝sinθ1.sinθ2.cosθ3(α2’＝α1)
sinθ1’.cosθ2’.sinθ3’＝-cosθ1.cosθ2.cosθ3(α3’＝α0)滿足這些等式的一系列角是，例如θ1’＝-45°，θ2’＝60°和θ3’＝-15°實(shí)際上，可以不同排列方式放置元件以滿足該要求。最簡(jiǎn)單的排列方式是將進(jìn)入第二濾波器的光束的偏振旋轉(zhuǎn)90°，從而與進(jìn)入第一濾波器時(shí)的原光束正交。圖3和4表示該實(shí)例，其中第一濾波器3a的波片4a和5a具有與第二濾波器3b的波片4b和5b相同的方向，而由雙頭箭頭所代表的信號(hào)的偏振被旋轉(zhuǎn)了90°。在以上表示的實(shí)例中公開了該排列方式。這種排列方式還提供了使光束兩次通過相同雙折射疊塊的可能，并在其通道間進(jìn)行偏振調(diào)節(jié)，參見圖7和8。
圖7和8所示的實(shí)例與圖1和圖2所示的實(shí)例類似，其中輸入光束射入端口7，在離散晶體8中被分為子光束11和12，并將其導(dǎo)入穿過雙折射元件4和5，并利用偏振分束器114將其分為11o，11e，12e和12o。但是，使用半波片31和離散晶體32將一對(duì)子光束11e和12e組合，并用透鏡33和34和波導(dǎo)35將其傳送回濾波器3的前端。使用半波片16和離散晶體17將另一對(duì)子光束11o和12o組合，并用透鏡38和39和波導(dǎo)40將其傳送回濾波器3的前端。在用離散晶體8將代表偶數(shù)和奇數(shù)通道的子光束再次分為正交偏振的子光束對(duì)后，將半波片41設(shè)置在每對(duì)之一的光路中，以保證進(jìn)入波片4和5作為第二次通過的子光束的偏振方向與進(jìn)入波片4和5作為第一次通過的子光束11和12的偏振方向正交。奇數(shù)通道子光束作為第二次通過雙折射元件4和5，并由波片16和光束組合器17重新組合，通過透鏡18輸出。偶數(shù)通道子光束作為第二次通過雙折射元件4和5，并由波片31和光束組合器32重新組合，通過透鏡22輸出。
在另一實(shí)例中，當(dāng)進(jìn)入濾波器3a和3b的光束的偏振方向相同時(shí)，必須改變雙折射片的排列。圖5和圖6顯示了該實(shí)例，其中光束的偏振保持恒定。而波片4b和5b的方向分別與波片4a和5a的方向不同。該實(shí)例表示在圖9和圖10中，其側(cè)視圖和頂視圖看上去與圖1和2相同，除了將半波片15設(shè)置在子光束11o和12o的光路中，以保證進(jìn)入級(jí)聯(lián)濾波器兩個(gè)級(jí)的所有光束的偏振方向是相同的。圖9和10所示裝置中最重要的不同可從圖5和6中看出，是波片4a，4b，5a，5b的晶軸方向不同。
在以上所示實(shí)例中，我們已假設(shè)子光束11和12傳播通過波片3a和3b兩個(gè)疊塊的次序相同，即，第一厚度L，然后是第二厚度2L。但對(duì)于H1(f)和H2(f)來說也可以相反的次序進(jìn)入，意味著第一疊塊是L+2L，而第二疊塊是2L+L，則條件稍有不同cosθ1’.cosθ2’.cosθ3’＝-sinθ1.cosθ2.sinθ3sinθ1’.sinθ2’.cosθ3’＝sinθ1.sinθ2.cosθ3cosθ1’.sinθ2’.sinθ3’＝cosθ1.sinθ2.sinθ3sinθ1’.cosθ2’.sinθ3’＝-cosθ1.cosθ2.cosθ3例如一系列解為θ1’＝-15°，θ2’＝60°，θ3’＝-45°。
該特定條件能使用單一雙折射疊塊構(gòu)成本發(fā)明，通過該疊塊將分離的子光束旋轉(zhuǎn)90°后反射回作為第二通路，見圖11和12。
如上文，參考圖11和12，從光纖6發(fā)出的組合光束沿著第一通路通過透鏡7，離散晶體8和雙折射元件4a和5a，到偏振分束器14，其中光束被分為兩對(duì)正交偏振的子光束11o，12o，11e和12e。在該實(shí)例中，所有子光束通過四分之一波片44，并被反射鏡45反射。當(dāng)子光束兩次通過四分之一波片44時(shí)，所有子光束的偏振方向都旋轉(zhuǎn)90°，從而12o和11o一對(duì)子光束被直接導(dǎo)回通過偏振分束器14，并沿著第二通路第二次通過濾波器3a，而另一對(duì)子光束12e和11e通過偏振分束器14離散得更遠(yuǎn)，并沿著第三通路直接通過濾波器3a。利用棱狀離散晶體46和47將子光束對(duì)分別射入其各自的組合晶體117和217，以分別通過透鏡18和22輸出。
使用該技術(shù)可以制作任何具有任何想要強(qiáng)度分布和無色散的光學(xué)濾波器。
的確，如果|HT(f)|是所需的強(qiáng)度響應(yīng)，則必須產(chǎn)生這樣的H1(f)H1(f)|=HT(f)|]]>在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)濾波器產(chǎn)生技術(shù)(例如付里葉合成)的有限脈沖響應(yīng)濾波器的情況下，這是容易做到的。然后確定滿足本發(fā)明原理的H2(f)，以產(chǎn)生所需級(jí)聯(lián)濾波器結(jié)果H2(f).H1(f)＝HT(f)(無色散的以及|HT(f)|強(qiáng)度響應(yīng))。
通過適當(dāng)選擇耦合比和臂長(zhǎng)(在波導(dǎo)網(wǎng)格濾波器情況下)或波片方向和厚度(在雙折射Solc濾波器情況下)可以物理地構(gòu)建H1(f)和H2(f)。
參照?qǐng)D13，用一對(duì)級(jí)聯(lián)的網(wǎng)格(或基于付里葉變換的)濾波器51和52舉例說明本發(fā)明。第一濾波器51包括第一波導(dǎo)53，第二波導(dǎo)54，和三個(gè)耦合器56，57和58a。第一波導(dǎo)包括第一和第二耦合器56和57之間的第一延遲線59，以及第二和第三耦合器57和58a之間的第二延遲線61。第一延遲線59比第二波導(dǎo)54上的耦合器56和57之間的距離L長(zhǎng)ΔL。類似地，第二延遲線61比第二波導(dǎo)54上的耦合器57和58之間的距離L長(zhǎng)2ΔL。光纖和平面波導(dǎo)是可以使用的不同類型波導(dǎo)的實(shí)例。
第二濾波器52包括從第一波導(dǎo)延伸的第三波導(dǎo)62，從第二波導(dǎo)延伸的第四波導(dǎo)63，和三個(gè)耦合器58b，64和65。第四波導(dǎo)包括與第一延遲線59相同的、耦合器58b和64之間的第三延遲線67，以及與第二延遲線61相同的、耦合器64和65之間的第四延遲線68。
在傳統(tǒng)的Mach-Zender干涉儀中，各個(gè)耦合器的耦合比為50∶50，這將會(huì)造成無色散；但是依據(jù)本發(fā)明，依據(jù)不同輸出需要，各種耦合器的耦合比幾乎可以是任何數(shù)值；然而，第一和第四耦合器56和58a的耦合比應(yīng)當(dāng)基本上相等，而第二和第五耦合器57和64的耦合比也應(yīng)當(dāng)基本上相等。第三耦合器58a和第六耦合器65的耦合比也應(yīng)當(dāng)基本上相等。相應(yīng)地，第二光學(xué)濾波器52和第一光學(xué)濾波器51反向。這種排列導(dǎo)致對(duì)稱性脈沖響應(yīng)，因而為無色散響應(yīng)。在以下的表1中顯示了對(duì)稱性脈沖響應(yīng)的實(shí)例。使用上述的濾波器，我們假設(shè)將一個(gè)單一脈沖輸入到第一濾波器中，則第一濾波器的輸出為等距離的、振幅比為3∶4∶2∶1的四個(gè)脈沖。如果第二濾波器與第一濾波器反向，即輸出的振幅比率為1∶2∶4∶3，則整個(gè)體系將具有7個(gè)脈沖，且對(duì)稱振幅比為3∶10∶22∶30∶22∶10∶3。
表1時(shí)間1234567振幅3 1243比率4 12432 124311243310 22 30 22 10 3如圖14和15，可以擴(kuò)展第一和第二濾波器51和52，使其包括其它的延遲線。在圖14中，第一濾波器51包括另一耦合器71和一附加的長(zhǎng)度為L(zhǎng)+2ΔL的延遲線。相應(yīng)地，第二濾波器52具有另一耦合器73和相應(yīng)于延遲線72的長(zhǎng)度為L(zhǎng)+2ΔL的反向延遲線74。在該情況下，耦合器56和58b將具有相同的耦合比，耦合器57和64將具有相同的耦合比，耦合器71和65將具有相同的耦合比，耦合器58a和73將具有相同的耦合比。在圖15中，第一濾波器51具有一附加的長(zhǎng)度為L(zhǎng)+4ΔL的延遲線76，而第二濾波器52具有相應(yīng)的反向延遲線77?？梢杂脝我坏鸟詈掀?8代替第三和第四耦合器58a和58b(參見圖15)。如果第一和第二濾波器分別僅有兩個(gè)延遲線，例如ΔL和2ΔL，則第一，第三和第六耦合器56，58，65將具有相同的耦合比。但是，如果第一和第二濾波器的延遲線分別多于兩條，則單一耦合器58將對(duì)第一和第六耦合器之間的關(guān)系不產(chǎn)生作用。在該情況下，第一濾波器的最后耦合器將是第二耦合器的初始耦合器，即第四耦合器。
該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)任意強(qiáng)度響應(yīng)的光學(xué)濾波器，同時(shí)保持線性相位響應(yīng)。在這些光學(xué)濾波器的某些實(shí)施例中，仍將留有少量引入色散的材料，但是與由非線性相位響應(yīng)濾波器造成的至少兩個(gè)量級(jí)的色散相比，通常被完全忽略。因此該技術(shù)產(chǎn)生的濾波器色散并不嚴(yán)格地真為零，而是非常小(受色散材料本身所限定)。
權(quán)利要求
1.一種由傳遞函數(shù)HT(f)限定的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，包括由傳遞函數(shù)H1(f)限定的第一光學(xué)濾波裝置；和與第一光學(xué)濾波裝置光學(xué)耦合的由傳遞函數(shù)H2(f)限定的第二光學(xué)濾波裝置；其中第二光學(xué)濾波裝置的傳遞函數(shù)H2(f)為第一光學(xué)濾波裝置的傳遞函數(shù)的共軛H1*(f)；從而HT(f)＝H1(f)xH2(f)＝H1(f)xH1*(f)。
2.如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第二光學(xué)濾波裝置的傳遞函數(shù)H2(f)是第一光學(xué)濾波裝置的傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)共軛H1*(f)和第三無色散光學(xué)濾波器的傳遞函數(shù)G(f)的乘積；從而HT(f)＝H1(f)xH2(f)＝H1(f)xH1*(f)xG(f)。
3.如權(quán)利要求2所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中H1(f)＝(α0+α1.eiβ.f+α2.e2iβ.f+α3.e3iβ.f+...+αn.eniβ.f)；和H2(f)＝(αn+αn-1.eiβ.f+...+α1.e(n-1)iβ.f+α0.eniβ.f)；其中α0到n涉及從網(wǎng)格濾波器中耦合比和雙折射濾波器中的波片方向組成的組中選取的物理參數(shù)；其中β涉及網(wǎng)格濾波器中的長(zhǎng)度差或雙折射濾波器中的光程差。
4.如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第一光學(xué)濾波裝置包括一厚度為L(zhǎng)的第一雙折射元件，以及一厚度至少為L(zhǎng)的第二雙折射元件；其中第二光學(xué)濾波裝置包括一厚度為L(zhǎng)的第三雙折射元件，以及一厚度至少為L(zhǎng)的第四雙折射元件。
5.如權(quán)利要求4所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，還包括偏振分束器，在輸入光束離開第一光學(xué)濾波裝置之后用于將其分為兩個(gè)正交偏振的子光束；以及偏振旋轉(zhuǎn)裝置，用于將離開第一光學(xué)濾波裝置之后和進(jìn)入第二光學(xué)濾波裝置之前的至少一個(gè)子光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，以保證進(jìn)入第二光學(xué)濾波裝置的兩個(gè)子光束與進(jìn)入第一光學(xué)濾波裝置的輸入光束的偏振正交；其中第一和第二雙折射元件的晶軸分別與第三和第四雙折射元件的晶軸基本上相同。
6.如權(quán)利要求4所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，還包括偏振分束器，用于將通過第一光學(xué)濾波裝置后的輸入光束分為兩個(gè)正交偏振的子光束；以及偏振旋轉(zhuǎn)裝置，用于將離開第一光學(xué)濾波裝置之后和進(jìn)入第二光學(xué)濾波裝置之前的至少一個(gè)子光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，從而使該輸入光束的偏振與進(jìn)入第一和第二光學(xué)濾波裝置的偏振相同；其中第一和第二雙折射元件的晶軸方向分別與第三和第四雙折射元件的晶軸方向不同。
7.如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第一和第二光學(xué)濾波裝置包括雙折射元件；其中該級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器還包括偏振分束器，用于將從第一端部到第二端部通過第一光學(xué)濾波裝置之后的輸入光束分為兩個(gè)正交偏振的子光束；和偏振旋轉(zhuǎn)裝置，用于調(diào)整通過第一光學(xué)濾波裝置后的至少一個(gè)子光束的偏振，以保證進(jìn)入第二光學(xué)濾波裝置的子光束的偏振與進(jìn)入第一光學(xué)濾波裝置的輸入光束的偏振正交。
8.如權(quán)利要求7所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第一光學(xué)濾波裝置包括一光通道交織器；輸入光束從第一端部到第二端部通過該交織器；且其中第二光學(xué)濾波裝置也包括該光通道交織器，子光束從第一端部到第二端部第二次通過該交織器。
9.如權(quán)利要求7所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第一光學(xué)濾波裝置包括一光通道交織器；輸入光束從第一端部到第二端部通過該交織器；且其中第二光學(xué)濾波裝置也包括該光通道交織器，子光束從第二端部到第一端部第二次通過該交織器。
10.如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第一光學(xué)濾波裝置包括厚度為L(zhǎng)的第一雙折射元件，和厚度為2L的第二雙折射元件；其中H1(f)＝e3iγ.f(α0+α1.eiβ.f+α2.e2iβ.f+α3.e3iβ.f)；其中β＝2πLΔn/c，γ＝2πLn0/c；Δn＝ne-n0(沿雙折射元件非尋常軸的雙折射-沿雙折射元件尋常軸的雙折射)；α0＝cosθ1.cosθ2.cosθ3；α1＝-sinθ1.sinθ2.cosθ3；α2＝-cosθ1.sinθ2.sinθ3；α3＝-sinθ1.cosθ2.sinθ3；θ1是輸入光束的偏振方向和第一雙折射元件的晶軸之間的角度；θ2是第一雙折射元件的偏振方向和第二雙折射元件的晶軸之間的角度；θ3是第二雙折射元件的晶軸和輸入光束的偏振之間的角度；其中第二光學(xué)濾波裝置包括一厚度為L(zhǎng)的第三雙折射元件，和厚度為2L的第四雙折射元件；其中H2(f)＝(α3’+α2’.eiβ.f+α1’.e2iβ.f+α0’.e3iβ.f)；其中α0’＝cosθ1’.cosθ2’.cosθ3’；α1’＝-sinθ1’.sinθ2’.cosθ3’；α2’＝-cosθ1’.sinθ2’.sinθ3’；α3’＝-sinθ1’.cosθ2’.sinθ3’；θ1’是第三雙折射元件的晶軸和輸入光束的偏振之間的角度；θ2’是第四雙折射元件的晶軸和第三雙折射元件的晶軸之間的角度；以及θ3’是輸入光束的偏振方向和第四雙折射元件的晶軸之間的角度；由此α0’＝cosθ1’.cosθ2’.cosθ3’＝α3＝-sinθ1.cosθ2.sinθ3；α1’＝-sinθ1’.sinθ2’.cosθ3’＝α2＝-cosθ1.sinθ2.sinθ3；α2’＝-cosθ1’.sinθ2’.sinθ3’＝α1＝-sinθ1.sinθ2.cosθ3；和α3’＝-sinθ1’.cosθ2’.sinθ3’＝α0＝cosθ1.cosθ2.cosθ3。
11.如權(quán)利要求8所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中θ1＝45°，θ2＝60°，θ3＝-105°；其中θ1’＝-45°，θ2’＝60°，θ3’＝-15°。
12.如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第一和第二光學(xué)濾波裝置是具有多個(gè)耦合器的網(wǎng)格光學(xué)濾波器；其中至少有兩個(gè)耦合器具有不同的耦合比。
13.如權(quán)利要求12所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第二光學(xué)濾波裝置與第一光學(xué)濾波裝置反向。
14.如權(quán)利要求12所述的級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器，其中第一光學(xué)濾波裝置包括一第一波導(dǎo)；一第二波導(dǎo)；和第一、第二和第三耦合器；其中第一波導(dǎo)包括在第一和第二耦合器之間具有第一長(zhǎng)度的第一延遲線和在第二和第三耦合器之間具有第二長(zhǎng)度的第二延遲線；其中第二光學(xué)濾波裝置包括一從第一波導(dǎo)延伸的第三波導(dǎo)；一從第二波導(dǎo)延伸的第四波導(dǎo)；第四、第五和第六耦合器；其中第四波導(dǎo)包括在第四和第五耦合器之間具有第一長(zhǎng)度的第三延遲線和在第五和第六耦合器之間具有第二長(zhǎng)度的第四延遲線；其中第一長(zhǎng)度或第二長(zhǎng)度是另一長(zhǎng)度的倍數(shù)；其中第一和第四耦合器具有基本上相同的耦合比；其中的第二和第五耦合器具有基本上相同的耦合比；以及其中第三和第六耦合器具有基本上相同的耦合比。
全文摘要
為保證無色散濾波,提供一種級(jí)聯(lián)光學(xué)濾波器,包括兩個(gè)光學(xué)濾波器,其中第二濾波器的傳遞函數(shù)是第一光學(xué)濾波器的復(fù)數(shù)共軛,即,H
文檔編號(hào)G02B6/34GK1348277SQ01121248
公開日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2001年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月5日
發(fā)明者奧勒格·鮑維奇, 托馬斯·杜瑟里爾 申請(qǐng)人:Jds尤尼費(fèi)斯公司