專利名稱：壓電可調(diào)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用在通訊系統(tǒng)如密集型波分復(fù)用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)系統(tǒng)中的可調(diào)濾波器，尤其是關(guān)于壓電可調(diào)濾波器。
背景技術(shù)：
DWDM是提高通訊系統(tǒng)容量所需的關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)有DWDM技術(shù)中每一個(gè)DWDM信道至少需要一個(gè)濾波器、一個(gè)多光纖準(zhǔn)直器及一個(gè)單光纖準(zhǔn)直器，信道越多需要的濾波器數(shù)量越多，因此現(xiàn)有DWDM系統(tǒng)具有價(jià)格昂貴、體積大等缺點(diǎn)。此外，由于DWDM系統(tǒng)中有多個(gè)三端口裝置，因而系統(tǒng)的機(jī)械及光學(xué)穩(wěn)定性受到限制。
應(yīng)用不同的工作原理，如聲光、電光或壓電效應(yīng)制成的可調(diào)濾波器可以解決上述問題。
陣列波導(dǎo)光柵是基于聲光效應(yīng)而制成的濾波器，然而陣列波導(dǎo)光柵由于不能直接調(diào)節(jié)光波長(zhǎng)因而具有高損耗、調(diào)節(jié)速度低的缺點(diǎn)。
馬赫-澤德干涉儀是基于聲光效應(yīng)而制成的濾波器，然而該類型干涉儀由于需要相互平行的四個(gè)反射面因而難于制造。
請(qǐng)參閱圖3，美國(guó)專利第5,062,684號(hào)揭示了一種可調(diào)濾波器。該可調(diào)濾波器20包括兩個(gè)彼此分開且沿軸28相對(duì)排列的插針24。該插針24包括一個(gè)內(nèi)端面34、一個(gè)用粘性材料31粘在內(nèi)端面34上的芯片30，該芯片具一個(gè)內(nèi)端面38。鏡子40嵌入在內(nèi)端面34與芯片30間，該鏡子40由介電材料交替層迭而成。在插針24及芯片30沿軸28所設(shè)的信道26中安置有光纖29。通過對(duì)壓電換能器44施加一定電壓，兩個(gè)芯片30的相對(duì)端面38的距離發(fā)生變化，從而可使設(shè)在支柱42上的插針24沿軸28移動(dòng)，施加的電壓越高，端面38之間的距離則越大。然而，隨著距離的變化，難于保持兩插針24中的光纖29精確對(duì)準(zhǔn)，從而引起較高的插入損耗。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中通信系統(tǒng)體積大的缺點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可調(diào)節(jié)預(yù)定信道的波長(zhǎng)的壓電可調(diào)濾波器。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供的壓電可調(diào)濾波器包括一薄膜波導(dǎo)、一環(huán)繞該薄膜波導(dǎo)的壓電元件和一環(huán)繞該壓電元件的傳動(dòng)器，當(dāng)該傳動(dòng)器對(duì)該壓電元件施加一徑向外力時(shí)，該壓電元件將產(chǎn)生可引起該薄膜波導(dǎo)的折射率發(fā)生變化的周期性高頻壓電信號(hào)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的可調(diào)濾波器可快速選擇性地濾出特定波長(zhǎng)，具有處理多個(gè)不同信道的不同波長(zhǎng)的能力。由此，與該可調(diào)濾波器相結(jié)合的DWDM系統(tǒng)可進(jìn)一步縮小。

圖1是裝置有本發(fā)明的可調(diào)濾波器的光學(xué)系統(tǒng)的光路示意圖。
圖2是本發(fā)明的可調(diào)濾波器沿圖1中II-II線的剖視圖。
圖3是現(xiàn)有的可調(diào)濾波器的剖視圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明的壓電可調(diào)濾波器10包括一薄膜波導(dǎo)14、一環(huán)繞該薄膜波導(dǎo)14的圓環(huán)12及一環(huán)繞該圓環(huán)12的傳動(dòng)器17。
該薄膜波導(dǎo)14包括一基底及形成在該基底上的多層薄膜。該基底由壓電材料組成，如LiNbO3、LiTaO3或ZnO。該薄膜波導(dǎo)14可用現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造方法，如氣相沉積、離子束濺射沉積等方法形成。該薄膜波導(dǎo)14每一層薄膜的折射率可在壓電效應(yīng)的作用下改變。本發(fā)明中該薄膜波導(dǎo)14可是陣列波導(dǎo)光柵或平面波導(dǎo)。該陣列波導(dǎo)光柵及平面波導(dǎo)均由沉積在基底上的薄膜圖案形成。
該圓環(huán)12由均勻分布的多個(gè)彎曲部分組成，每?jī)蓚€(gè)相鄰的彎曲部分由缺口18分開，缺口18確保彎曲部分可向該薄膜波導(dǎo)14的中心徑向壓縮。該圓環(huán)12由具有壓電性質(zhì)的光學(xué)壓電材料如LiNbO3或YVO4制成，并用環(huán)氧膠19或其它粘性材料粘在該薄膜波導(dǎo)14之上。該壓電材料在經(jīng)受壓縮、拉伸或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的變化時(shí)其表面將產(chǎn)生電壓，反之當(dāng)在該壓電材料上外加電壓時(shí)，該壓電材料產(chǎn)生應(yīng)力從而該壓電材料發(fā)生機(jī)械形變。該圓環(huán)12的彎曲部分可在由傳動(dòng)器17產(chǎn)生的徑向外力16作用下向薄膜波導(dǎo)14的方向壓縮，擠壓薄膜波導(dǎo)14產(chǎn)生形變。
該傳動(dòng)器17與圓環(huán)12彼此分開，其間可為空氣媒質(zhì)(未標(biāo)示)?？蓪㈦娔苻D(zhuǎn)化成機(jī)械能的交指換能器(Interdigital Transducer)可作為傳動(dòng)器17。當(dāng)將射頻信號(hào)施加在交指換能器上時(shí)，在射頻信號(hào)激勵(lì)之下，引起交指換能器的機(jī)械振動(dòng)，該機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的聲波，該聲波壓縮該圓環(huán)12產(chǎn)生作用在該圓環(huán)12上的徑向外力16。由于該圓環(huán)12的壓電效應(yīng)在該聲波作用下將產(chǎn)生一個(gè)周期性高頻壓電信號(hào)，該壓電信號(hào)被傳至該薄膜波導(dǎo)14后引起薄膜波導(dǎo)14晶格的振動(dòng)。由于該壓電信號(hào)的調(diào)制作用，該晶格的振動(dòng)將引起薄膜波導(dǎo)14的每一薄膜的折射率變化。也就是說，特定射頻信號(hào)產(chǎn)生的周期性的徑向外力16引起薄膜波導(dǎo)14的薄膜產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)將導(dǎo)致每一薄膜具一相應(yīng)的折射率變化。由此，薄膜波導(dǎo)14的每一薄膜的光學(xué)厚度也發(fā)生變化，波長(zhǎng)為光學(xué)相鄰兩個(gè)高折射率層或光學(xué)相鄰兩個(gè)低折射率層的光學(xué)厚度兩倍的特定光束可通過該薄膜波導(dǎo)14，因而有波長(zhǎng)選擇作用。
根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)于薄膜波導(dǎo)14的光學(xué)相鄰兩個(gè)高折射率層或光學(xué)相鄰兩個(gè)低折射率層的光學(xué)厚度，該可調(diào)濾波器10的中心波長(zhǎng)可被調(diào)至到所需的值。該中心波長(zhǎng)可提供亞納米的信道間距。對(duì)于100GHz的DWDM系統(tǒng)而言，該可調(diào)濾波器10可被調(diào)至為0.8nm的信道間距，對(duì)于50GHz的DWDM系統(tǒng)而言，該可調(diào)濾波器10可被調(diào)至為0.4nm的信道間距。
請(qǐng)參閱圖1，該圖表明一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)(未標(biāo)示)從輸入光束60中濾過特定波長(zhǎng)后的光路圖。當(dāng)從相同或不同的輸入信道傳出的不同波長(zhǎng)的輸入光束60傳輸?shù)娇烧{(diào)濾波器10后，通過如前所述的方式操作該可調(diào)濾波器10，波長(zhǎng)為該薄膜波導(dǎo)14的光學(xué)相鄰兩個(gè)高折射率層或光學(xué)相鄰兩個(gè)低折射率層的光學(xué)厚度兩倍的光束可被選擇通過一普通波導(dǎo)56。相對(duì)而言，輸入光束60中的其它光束因其波長(zhǎng)與前述的光學(xué)厚度不匹配，故不能通過該薄膜波導(dǎo)14。該光束通過第一準(zhǔn)直透鏡52后被準(zhǔn)直成為平行光束62，該平行光束62經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡54后直接匯聚進(jìn)入至預(yù)先選定的輸出信道50。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，而不會(huì)脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種壓電可調(diào)濾波器，包括一傳動(dòng)器，其特征在于還包括一薄膜波導(dǎo)和一環(huán)繞該薄膜波導(dǎo)的壓電元件，該傳動(dòng)器環(huán)繞該壓電元件，當(dāng)該傳動(dòng)器對(duì)該壓電元件施加一徑向外力時(shí)，該壓電元件將產(chǎn)生可引起該薄膜波導(dǎo)的折射率發(fā)生變化的周期性壓電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電可調(diào)濾波器，其特征在于該薄膜波導(dǎo)是陣列波導(dǎo)光柵或平面光波導(dǎo)，該陣列波導(dǎo)光柵及平面光波導(dǎo)均由多層薄膜沉積在相應(yīng)基底上而成。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電可調(diào)濾波器，其特征在于該壓電元件制成材料包括LiNbO3或YVO4。
4.如權(quán)利要求1所述的壓電可調(diào)濾波器，其特征在于該壓電元件是圓環(huán)。
5.如權(quán)利要求4所述的壓電可調(diào)濾波器，其特征在于該圓環(huán)中至少有一缺口。
6.如權(quán)利要求1所述的壓電可調(diào)濾波器，其特征在于該壓電元件由環(huán)氧膠粘在該薄膜波導(dǎo)上。
7.如權(quán)利要求1所述的壓電可調(diào)濾波器，其特征在于該傳動(dòng)器是交指換能器。
8.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括壓電可調(diào)濾波器及一與該壓電可調(diào)濾波器相鄰排列的輸出裝置，其特征在于該壓電可調(diào)濾波器包括一薄膜波導(dǎo)、一環(huán)繞該薄膜波導(dǎo)的壓電元件及一環(huán)繞該壓電元件的傳動(dòng)器，當(dāng)該傳動(dòng)器對(duì)該壓電元件施加一徑向外力時(shí)，該壓電元件將產(chǎn)生可引起該薄膜波導(dǎo)的折射率發(fā)生變化的周期性壓電信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該光學(xué)系統(tǒng)是密集型波分復(fù)用系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該薄膜波導(dǎo)是陣列波導(dǎo)光柵或平面光波導(dǎo)，該陣列波導(dǎo)光柵及平面光波導(dǎo)均由多層薄膜沉積在相應(yīng)基底上而成。
11.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該壓電元件制成材料包括LiNbO3或YVO4。
12.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該壓電元件是至少有一缺口的圓環(huán)。
13.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該傳動(dòng)器是交指換能器。
14.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該輸出裝置包括一個(gè)第一準(zhǔn)直透鏡、一個(gè)第二準(zhǔn)直透鏡及至少一個(gè)輸出信道。
全文摘要
本發(fā)明的壓電可調(diào)濾波器包括一薄膜波導(dǎo)、一環(huán)繞該薄膜波導(dǎo)的壓電元件及一環(huán)繞該壓電元件的傳動(dòng)器。該傳動(dòng)器可產(chǎn)生聲波，該聲波對(duì)該壓電元件施加一徑向外力，由于該壓電元件具壓電效應(yīng)，在該聲波作用下將產(chǎn)生一個(gè)周期性高頻壓電信號(hào)。該壓電信號(hào)可傳至該薄膜波導(dǎo)，由此引起該薄膜波導(dǎo)晶格的振動(dòng)，由于該壓電信號(hào)的調(diào)制作用該晶格的振動(dòng)將引起薄膜波導(dǎo)的折射率變化。由此，薄膜波導(dǎo)的每一薄膜的光學(xué)厚度發(fā)生變化，波長(zhǎng)為光學(xué)相鄰兩個(gè)高折射率層或光學(xué)相鄰兩個(gè)低折射率層的光學(xué)厚度兩倍的特定光束可通過該薄膜波導(dǎo)。
文檔編號(hào)G02B6/34GK1480753SQ02154659
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月3日
發(fā)明者陳杰良, 呂昌岳, 戴書麟 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司