專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光通訊器件領(lǐng)域，尤其涉及一種可調(diào)光學(xué)濾波器。
背景技術(shù)：
可調(diào)光濾波器是一種基本光學(xué)元件，其本質(zhì)上為帶通型濾波器，即只允許特定波長(zhǎng)信號(hào)通過(guò)，其他波長(zhǎng)信號(hào)反射掉。它可以應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)中的可重構(gòu)的光路上下服用/解復(fù)用器(ROADM)以及光交叉互聯(lián)(OXC)系統(tǒng)以及傳感網(wǎng)絡(luò)等諸方面。如用于抵消光放大器的增益斜度，從而減少各接收端光信號(hào)功率的信道之間的偏差。目前，主要的可調(diào)諧濾波器有F-P濾波器、馬赫-曾德濾波器、電光濾波器、光柵型濾波器和光纖布拉格光柵濾波器等。其中F-P濾波器的濾波曲線(xiàn)是高斯型，帶寬受到限制，而通過(guò)鍍膜手段雖然也可以做到平頂型，但是難度很大，成品率低，且?guī)挷豢烧{(diào)。而一般的光柵分光型的濾波器濾波波形經(jīng)反射鏡濾波也是高斯型曲線(xiàn)。中國(guó)專(zhuān)利局2011年4月27日公開(kāi)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)《基于MEMS技術(shù)的可調(diào)諧光濾波器》(申請(qǐng)?zhí)?201010535888.0)公布了一種基于MEMS技術(shù)的可調(diào)諧光濾波器，包括有沿光路設(shè)置的:輸入準(zhǔn)直器、反射鏡、聚焦透鏡、準(zhǔn)直透鏡、分光元件、反射鏡和輸出準(zhǔn)直器，其特征在于，所述的反射鏡為可轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡，所述的分光元件是衍射光柵，通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡改變衍射光柵的入射角來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇。該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):該濾波器濾過(guò)的波形為高斯型，且?guī)挷豢烧{(diào)。美國(guó)專(zhuān)利局于2011年5月I日公告的發(fā)明專(zhuān)利《Compact high-resolutiontunable optical filter using optical diffraction element and a mirror〉〉(專(zhuān)利號(hào):US7899330B2),公開(kāi)了一種基于反射鏡和衍射光柵的高分辨率可調(diào)諧光濾波器。該光學(xué)濾波器包括分光兀件，光束透鏡組，MEMS反射鏡,波片。入射的多波長(zhǎng)光信號(hào)被分光兀件分成單獨(dú)的波長(zhǎng)信道，經(jīng)過(guò)光束轉(zhuǎn)換透鏡組后，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)MEMS反射鏡選擇反射波長(zhǎng)信道，達(dá)到波長(zhǎng)選擇的目的。該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn):該濾波器濾過(guò)的波形為高斯型，且?guī)挷豢烧{(diào)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，具有平頂型濾波曲線(xiàn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、帶寬可調(diào)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案為:一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，包括依次排列的輸入輸出單元、準(zhǔn)直系統(tǒng)、可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡、光柵、透鏡組和平面反射鏡，所述平面反射鏡前設(shè)有可變光闌；所述透鏡組設(shè)于光柵與可變光闌之間，光柵和平面反射鏡到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距；入射光由輸入輸出單元的輸入端入射后經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直，之后由可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡反射到光柵上，經(jīng)光柵衍射之后的衍射光束經(jīng)透鏡組、可變光闌后入射到平面反射鏡上，平面反射鏡與光路垂直，將入射光束沿原路反射，再次經(jīng)過(guò)可變光闌、透鏡組、光柵，然后由可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡反射進(jìn)入準(zhǔn)直系統(tǒng)之后由輸入輸出單元的輸出端輸出。[0008]進(jìn)一步的，還包括一光束整形單元，設(shè)于可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡與光柵之間。進(jìn)一步的，所述光束整形單元為兩個(gè)或多個(gè)柱面鏡組成的光束整形透鏡組，或者是由兩個(gè)或多個(gè)球面透鏡組成的擴(kuò)束透鏡組。進(jìn)一步的，所述可變光闌為一維線(xiàn)性光闌，光闌寬度可調(diào)。進(jìn)一步的，所述光柵為透射型衍射光柵或反射型衍射光柵。進(jìn)一步的，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡為MEMS反射鏡。進(jìn)一步的，所述輸入輸出單元為環(huán)行器、雙光纖準(zhǔn)直器或是兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器。進(jìn)一步的，所述平面反射鏡由一陣列反射鏡替代，并省略掉可變光闌。進(jìn)一步的，所述陣列反射鏡為MEMS型或LCOS型的一維或二維陣列反射鏡，其中各個(gè)單元反射鏡均能獨(dú)立控制反射參量，在一維方向或二維方向上偏轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的有益效果為:采用可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡、衍射光柵和可變光闌結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了平頂型的濾波曲線(xiàn)，且?guī)捒筛鶕?jù)需要調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例一濾波原理示意圖；圖3為可變光闌結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實(shí)施例一中采用不同光闌寬度的計(jì)算濾波曲線(xiàn)；圖5為實(shí)施例一中采用不同光闌寬度的實(shí)驗(yàn)濾波曲線(xiàn)；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記:1、環(huán)行器；2、準(zhǔn)直系統(tǒng)；3、MEMS反射鏡；4、擴(kuò)束透鏡組；5、光柵；6、球面透鏡；7、可變光闌；701、基座；702、固定擋片；703、移動(dòng)擋片；704、狹縫；705、電機(jī)平臺(tái)；
8、平面反射鏡；9、陣列反射鏡。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示為本實(shí)用新型的實(shí)施例一。包括依次排列的輸入輸出單元、準(zhǔn)直系統(tǒng)
2、可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡、光束整形單元、光柵5、透鏡組和平面反射鏡8，該平面反射鏡8前設(shè)有可變光闌7 ;其中，透鏡組設(shè)于光柵5與可變光闌7之間，光柵5和平面反射鏡8到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距；。該實(shí)施例中，可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡采用MEMS反射鏡3，光柵5采用透射型衍射光柵，透鏡組采用一球面透鏡6，光束整形單元采用雙透鏡組成的擴(kuò)束透鏡組4，兩透鏡的焦距分別為Π和f2，MEMS反射鏡3到前透鏡的距離等于前透鏡的焦距fl，光柵5到后透鏡的距離等于后透鏡的焦距f2，兩透鏡之間距離為fl+f2。輸入輸出單元采用一個(gè)環(huán)行器I，輸入光由環(huán)行器I的輸入端in入射，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)2后入射到MEMS反射鏡3上，反射后的光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束透鏡組4之后入射到光柵5上，經(jīng)光柵5衍射發(fā)散，不同波長(zhǎng)的光經(jīng)不同角度出射，相同波長(zhǎng)的光平行出射，經(jīng)過(guò)球面透鏡6的會(huì)聚之后，相同波長(zhǎng)的光會(huì)聚到平面反射鏡8上同一點(diǎn) ，不同波長(zhǎng)的光相互平行，分別投射到平面反射鏡8上不同的位置，如圖1中所示，從左到右分別為波長(zhǎng)λ 、λ2、λ 3……λ η。平面反射鏡8與這些相互平行的光垂直，設(shè)于球面透鏡6的焦平面上，光經(jīng)過(guò)平面反射鏡8反射后，沿原路返回，依次通過(guò)球面透鏡6、光柵5、擴(kuò)束透鏡組4、MEMS反射鏡3、準(zhǔn)直系統(tǒng)2，最后由環(huán)行器I的輸出端out輸出。當(dāng)平面反射鏡8前沒(méi)有設(shè)置光闌時(shí)，所有光將沿原路返回，此時(shí)輸出曲線(xiàn)與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，所有波長(zhǎng)的插損值一樣，沒(méi)有濾波作用。在平面反射鏡8前設(shè)置一個(gè)可變光闌7，如圖3所示，可變光闌7中間為一狹縫704，狹縫704寬度可調(diào)，只有狹縫704內(nèi)的光束可以被平面反射鏡8反射并沿原路返回，而狹縫704外的光束將被吸收，這樣在輸出端out得到的光譜就是一個(gè)帶通濾波曲線(xiàn)，帶寬跟狹縫704的寬度有關(guān)。通過(guò)調(diào)節(jié)可變光闌7的狹縫704寬度，就可調(diào)節(jié)濾波帶寬。該實(shí)施例中，可變光闌7包括基座701、固定擋片702和移動(dòng)擋片703，移動(dòng)擋片703設(shè)于一電機(jī)平臺(tái)705上，通過(guò)電機(jī)平臺(tái)705帶動(dòng)在基座701上移動(dòng)，以調(diào)節(jié)固定擋片702和移動(dòng)擋片703之間的狹縫704大小，如圖3所示。如圖2所示，演示的是濾波波段的調(diào)諧，通過(guò)調(diào)節(jié)MEMS反射鏡3的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)MEMS反射鏡3轉(zhuǎn)動(dòng)到角度Θ I時(shí)，光路傳輸如圖中實(shí)線(xiàn)所示，這時(shí)由環(huán)行器I輸出端out輸出通帶為(λ 1+λ n)/2土 Λ λ ;當(dāng)MEMS反射鏡3轉(zhuǎn)動(dòng)到角度Θ 2時(shí)，光路傳輸如圖中虛線(xiàn)所示，這時(shí)由環(huán)行器I輸出端輸出通帶為[(λ1+λη)/2-Λ] 土 Λ λ ;iMEMS反射鏡3轉(zhuǎn)動(dòng)到角度Θ 3時(shí)，光路傳輸如圖中雙實(shí)線(xiàn)所示，這時(shí)由環(huán)行器I輸出端輸出通帶為[(λ 1+λη)/2+Λ ] 土 Λ λ ;當(dāng)厶=(λ 1-λ η)/2時(shí)，虛線(xiàn)和實(shí)線(xiàn)通過(guò)的帶寬分別是λ I土 Λ λ和λη土 Λ λ ;當(dāng)厶<(λ 1-λη)/2時(shí)，透過(guò)的帶寬在λ I土 Λ λ和λη土 Λ λ之間浮動(dòng)，從而就實(shí)現(xiàn)了平頂型的濾波器功能，而可變光闌7的狹縫704寬度可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)了帶寬可調(diào)的平頂型濾波器功能。如圖4和5所示，分別是根據(jù)不同光闌狹縫寬度計(jì)算出來(lái)的計(jì)算濾波曲線(xiàn)和不同光闌狹縫寬度實(shí)際實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)濾波曲線(xiàn)，圖中三條曲線(xiàn)表示狹縫大小變化時(shí)的濾波情況。如圖5所示是本實(shí)用新型的實(shí)施例二，與實(shí)施例一不同的是，采用一陣列反射鏡9替代可變光闌7和平面反射鏡8，優(yōu)選的，本實(shí)施例的陣列反射鏡9為MEMS型二維陣列反射鏡，同樣設(shè)于球面透鏡6的焦平面上。當(dāng)各個(gè)單元反射鏡都與球面透鏡6之后的各個(gè)波長(zhǎng)的光束垂直時(shí)，所有波長(zhǎng)的光均被反射沿原路返回，此時(shí)輸出曲線(xiàn)與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，所有波長(zhǎng)插損值一樣。當(dāng)僅允許陣列反射鏡9中的部分單元反射鏡與光束垂直，其他單元反射鏡偏轉(zhuǎn)一定角度使其反射的光不能沿原路返回，就得到一個(gè)平頂?shù)臑V波器，并且和光束垂直的反射鏡數(shù)量可控，實(shí)現(xiàn)了帶寬的調(diào)節(jié)，也就得到一個(gè)平頂型帶寬可調(diào)的濾波器。盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)本實(shí)用新型做出的各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:包括依次排列的輸入輸出單元、準(zhǔn)直系統(tǒng)、可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡、光柵、透鏡組和平面反射鏡，所述平面反射鏡前設(shè)有可變光闌；所述透鏡組設(shè)于光柵與可變光闌之間，光柵和平面反射鏡到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距；入射光由輸入輸出單元的輸入端入射后經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直，之后由可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡反射到光柵上，經(jīng)光柵衍射之后的衍射光束經(jīng)透鏡組、可變光闌后入射到平面反射鏡上，平面反射鏡與光路垂直，將入射光束沿原路反射，再次經(jīng)過(guò)可變光闌、透鏡組、光柵，然后由可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡反射進(jìn)入準(zhǔn)直系統(tǒng)之后由輸入輸出單元的輸出端輸出。
2.如權(quán)利要求1所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:還包括一光束整形單元，設(shè)于可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡與光柵之間。
3.如權(quán)利要求2所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:所述光束整形單元為兩個(gè)或多個(gè)柱面鏡組成的光束整形透鏡組，或者是由兩個(gè)或多個(gè)球面透鏡組成的擴(kuò)束透鏡組。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:所述可變光闌為一維線(xiàn)性光闌，光闌寬度可調(diào)。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:所述光柵為透射型衍射光柵或反射型衍射光柵。
6.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:所述可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡為MEMS反射鏡。
7.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:所述輸入輸出單元為環(huán)行器、雙光纖準(zhǔn)直器或是兩個(gè)單光纖準(zhǔn)直器。
8.如權(quán)利要求1所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:所述平面反射鏡由一陣列反射鏡替代，并省略掉可變光闌。
9.如權(quán)利要求8所述一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，其特征在于:所述陣列反射鏡為MEMS型或LCOS型的一維或二維陣列反射鏡，其中各個(gè)單元反射鏡均能獨(dú)立控制反射參量，在一維方向或二維方向上偏轉(zhuǎn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及光通訊器件領(lǐng)域，公開(kāi)了一種帶寬可調(diào)平頂型光學(xué)濾波器，包括依次排列的輸入輸出單元、準(zhǔn)直系統(tǒng)、可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡、光柵、透鏡組和平面反射鏡，所述平面反射鏡前設(shè)有可變光闌；所述透鏡組設(shè)于光柵與可變光闌之間，光柵和平面反射鏡到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距。該結(jié)構(gòu)采用可轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡、衍射光柵和可變光闌結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了平頂型的濾波曲線(xiàn)，且?guī)捒筛鶕?jù)需要調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G02B26/08GK202948203SQ201220694498
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者胡豪成, 鄭保忠, 李陽(yáng) 申請(qǐng)人:福州高意通訊有限公司