一種帶通型可調諧光濾波器陣列的制作方法
【專利摘要】一種帶通型可調諧光濾波器陣列，屬于可調諧光濾波器，解決現(xiàn)有可調諧光濾波器不能同時滿足陣列化集成、平坦的通帶特性以及無柵格調諧的問題。本發(fā)明包括在光路上依次設置的光纖陣列、微透鏡陣列、偏振轉換組件、擴束棱鏡、柱面鏡、衍射光柵、傅里葉透鏡以及硅基液晶芯片（LCOS芯片）。本發(fā)明基于硅基液晶芯片，采用自由空間光學結構，適當設計微透鏡陣列、棱鏡、柱面鏡和透鏡等光學元件的結構及參數(shù)，合理分割配置硅基液晶芯片的像素區(qū)域，結構簡單緊湊，支持對波長的無柵格調諧設計、通帶特性進行平坦化設計以及陣列化的集成設計，有較好的熱穩(wěn)定性和偏振穩(wěn)定性，滿足下一代全光網(wǎng)絡的發(fā)展需求，能廣泛應用于光纖通信系統(tǒng)中。
【專利說明】一種帶通型可調諧光濾波器陣列
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于可調諧光濾波器，具體涉及一種帶通型可調諧光濾波器陣列，可廣泛應用于光纖通信系統(tǒng)中。
【背景技術】
[0002]隨著高輸出功率光源、高速率調制技術、寬帶光放大技術以及密集波分復用、時分復用、光孤子傳輸?shù)燃夹g的發(fā)展和成熟，光通信系統(tǒng)朝著高速率、超大容量、超長距離以及全光網(wǎng)的方向發(fā)展。在光纖傳輸線路上，采用密集波分復用技術是電信業(yè)擴容的主要方法；而在全光網(wǎng)的交換節(jié)點中，可重構光分插復用(ROADM)技術被用于克服光-電-光轉換的瓶頸效應。在全光網(wǎng)的ROADM節(jié)點中，要求進行波長粒度的光交換和上/下路復用操作，可調諧光濾波器是ROADM節(jié)點中的重要組成部分。每個ROADM節(jié)點中需要多個光濾波器，為了縮小節(jié)點設備的尺寸，希望光濾波器能實現(xiàn)陣列化集成；由于光濾波器被用于選擇上/下路波長，要求它具有平坦的通帶特性，因此帶通型可調諧光濾波器陣列的需求應運而生。
[0003]現(xiàn)有可調諧光濾波器主要分為以下幾種:法布里-珀羅可調諧濾波器、聲光可調諧濾波器、馬赫-曾德爾可調諧濾波器、光纖光柵濾波器、介質膜濾波器、MEMS光調諧濾波器、液晶光調諧濾波器等。其中，法布里-珀羅可調諧濾波器、聲光可調諧濾波器是窄帶濾波器；馬赫-曾德爾可調諧濾波器損耗較大；光纖光柵濾波器穩(wěn)定性差；介質膜濾波器、液晶光調諧濾波器為單通道濾波器，均無法滿足陣列化集成的需求，MEMS光調諧濾波器則不支持對波長的無柵格調諧。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供一種帶通型可調諧光濾波器陣列，解決現(xiàn)有可調諧光濾波器不能同時滿足陣列化集成、平坦的通帶特性以及無柵格調諧的問題。
[0005]本發(fā)明所提供的一種帶通型可調諧光濾波器陣列，包括在光路上依次設置的光纖陣列、微透鏡陣列、偏振轉換組件、擴束棱鏡、柱面鏡、衍射光柵、傅里葉透鏡以及硅基液晶芯片(LC0S芯片)，其特征在于:
[0006]所述光纖陣列為2XM光纖陣列，設置于微透鏡陣列前焦面附近，所述微透鏡陣列為2 X M微透鏡陣列，水平方向為2列，豎直方向為M排，M > 2，光纖陣列在豎直方向的M個端口用于輸入，豎直方向的另M個端口用于輸出，所述微透鏡陣列的每個微透鏡單獨作用于所述光纖陣列的每根光纖；
[0007]所述光纖陣列接收來自外部M個端口的寬帶光信號，通過微透鏡陣列準直為相互獨立的M路隨機偏振準直光束，送到偏振轉換組件，轉換成M路偏振態(tài)相同的線偏振光，M路線偏振光經(jīng)過擴束棱鏡在水平方向擴束后入射到柱面鏡，通過柱面鏡在豎直方向擴束后聚焦到衍射光柵，衍射光柵將擴束后的線偏振光在水平方向上色散展開，再經(jīng)過傅里葉透鏡準直后，入射在硅基液晶芯片上的不同像素區(qū)域，硅基液晶芯片對入射的線偏振光進行波長篩選，將所需要波長的線偏振光反射回來，經(jīng)過傅里葉透鏡聚焦到衍射光柵后反射到柱面鏡上在豎直方向上縮束，再通過擴束棱鏡在水平方向上縮束后由偏振轉換組件轉換為隨機偏振光束，通過微透鏡陣列I禹合到光纖陣列對應輸出端口輸出。
[0008]微調光纖陣列光纖端面與微透鏡陣列前焦面的距離Ztl，可大范圍改變準直光束的
束腰位置，當
【權利要求】
1.一種帶通型可調諧光濾波器陣列，包括在光路上依次設置的光纖陣列(11)、微透鏡陣列(12)、偏振轉換組件(13)、擴束棱鏡(14)、柱面鏡(15)、衍射光柵(16)、傅里葉透鏡(17)以及娃基液晶芯片(18)，其特征在于: 所述光纖陣列(11)為2 XM光纖陣列，設置于微透鏡陣列(12)前焦面附近，所述微透鏡陣列(12 )為2 X M微透鏡陣列，水平方向為2列，豎直方向為M排，M > 2，光纖陣列(11)在豎直方向的M個端口用于輸入，豎直方向的另M個端口用于輸出，所述微透鏡陣列(12)的每個微透鏡單獨作用于所述光纖陣列(11)的每根光纖； 所述光纖陣列(11)接收來自外部M個端口的寬帶光信號，通過微透鏡陣列(12)準直為相互獨立的M路隨機偏振準直光束，送到偏振轉換組件(13 )，轉換成M路偏振態(tài)相同的線偏振光，M路線偏振光經(jīng)過擴束棱鏡(14)在水平方向擴束后入射到柱面鏡(15)，通過柱面鏡(15)在豎直方向擴束后聚焦到衍射光柵(16),衍射光柵(16)將擴束后的線偏振光在水平方向上色散展開，再經(jīng)過傅里葉透鏡(17)準直后，入射在硅基液晶芯片(18)上的不同像素區(qū)域，硅基液晶芯片(18)對入射的線偏振光進行波長篩選，將所需要波長的線偏振光反射回來，經(jīng)過傅里葉透鏡(17)聚焦到衍射光柵(16)后反射到柱面鏡(15)上在豎直方向上縮束，再通過擴束棱鏡(14)在水平方向上縮束后由偏振轉換組件(13)轉換為隨機偏振光束，通過微透鏡陣列(12)耦合到光纖陣列(11)對應輸出端口輸出。
2.如權利要求1所述的帶通型可調諧光濾波器陣列，其特征在于: 所述偏振轉換組件(13)由位移晶體(13-1)和兩片半波片(13-2)組成，兩片半波片(13-2)貼于所述位移晶體(13-1)的右端面，在豎直方向互相平行，其中心點位于同一水平面，所述位移晶體(13-1)將入射光分為相互平行的ο光與e光，由兩片半波片(13-2)中的一片半波片(13-2)將入射光中ο光的偏振方向旋轉90° ,成為e光,最后輸出到擴束棱鏡(14)上的兩束e光互相平行,具有相同偏振態(tài)。
3.如權利要求1所述的帶通型可調諧光濾波器陣列，其特征在于: 所述擴束棱鏡(14)為直角三棱鏡，當輸出光束垂直于其直角面時，M路線偏振光在水平方向得到最好的擴束效果，其擴束比β為: ? ω?cos a H ————二-
ω' cos(arcsin(?, sin a))， 其中，CO1, ω2分別為擴束前后的光斑半徑，α為擴束棱鏡的頂角，II1為擴束棱鏡材料的折射率。
4.如權利要求1所述的帶通型可調諧光濾波器陣列，其特征在于: 所述柱面鏡(15)的后焦面與傅里葉透鏡(17)的前焦面在所述衍射光柵(16)上重合，所述衍射光柵(16)將通過柱面鏡(15)聚焦到衍射光柵(16)上的寬帶光信號在水平方向上色散展開；所述衍射光柵(16)將經(jīng)過傅里葉透鏡(17)聚焦到衍射光柵(16)上的所需波長的光信號反射到柱面鏡(15)上； 柱面鏡(15)和傅里葉透鏡(17)構成一個望遠鏡系統(tǒng)，放大率Y =f2/f,,即在豎直方向上的擴束比，其中，和f2分別為柱面鏡(15)和傅里葉透鏡(17)的焦距。
5.如權利要求1所述的帶通型可調諧光濾波器陣列，其特征在于: 所述硅基液晶芯片(18)設置于傅里葉透鏡(17)的后焦面上，所述硅基液晶芯片(18)具有二維像素結構，像素數(shù)量為mXn，mXn 一般為1920X 1080、792X600或512X512，其中m為豎直方向像素數(shù)量，η為水平方向像素數(shù)量，在豎直方向為每個端口分配的像素數(shù)量為，
【文檔編號】G02B6/293GK103713360SQ201310723949
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】萬助軍, 萬瓊, 劉德明 申請人:華中科技大學