邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器。要點(diǎn)是：在邁克爾遜干涉儀上設(shè)置有用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，該裝置含有：主要由內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電全反鏡和一塊內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃組成的盒體、灌裝在盒體中的藍(lán)相液晶、連接在導(dǎo)電全反鏡和導(dǎo)電玻璃上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源和設(shè)裝在該導(dǎo)電玻璃外側(cè)面上的部分反射層；并在邁克爾遜干涉儀臂上設(shè)裝有用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置，該裝置含有：主要由兩塊內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃組成的盒體、灌裝在盒體內(nèi)的藍(lán)相液晶和連接在兩塊導(dǎo)電玻璃上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源。具有功耗低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、輸出信號(hào)為頂部平坦邊沿陡峭且對(duì)光的偏振態(tài)不敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波長(zhǎng)交錯(cuò)復(fù)用濾波器，特別是一種邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器，即MGTI光學(xué)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]波長(zhǎng)交錯(cuò)復(fù)用濾波器，是密集波分復(fù)用技術(shù)中的一個(gè)核心器件，它主要是利用濾波器的濾波功能和可調(diào)節(jié)性來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)交錯(cuò)復(fù)用功能，從而達(dá)到提高系統(tǒng)的帶寬利用率的目的。用于實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)交錯(cuò)復(fù)用的濾波器主要有:邁克爾遜(Michelson) Gires - Tournois(GT)干涉型、雙折射GT干涉儀型、馬赫-曾德級(jí)聯(lián)型、雙折射晶體型等。與其他濾波器相t匕，邁克爾遜(Michelson) GT平頂干涉儀濾波器，即MGTI光學(xué)濾波器的輸出波形具有較高的平坦度和隔離度，這使得它具有更高的帶寬利用效率，因此MGTI濾波器得到了廣泛的研究和應(yīng)用。目前用來(lái)調(diào)節(jié)濾波器的方法主要有機(jī)械、壓電陶瓷、聲光控制以及液晶器件的電光效應(yīng)等方法，其中機(jī)械調(diào)節(jié)法的機(jī)械穩(wěn)定性比較差，壓電陶瓷調(diào)節(jié)法所需控制電壓較高且速度通常比較慢，聲光調(diào)節(jié)雖然應(yīng)用靈活、調(diào)諧范圍寬，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高；而利用液晶器件因其具有能耗低、成本低、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于可調(diào)濾波器中，比如基于液晶的Fabry-Parot可調(diào)濾波器和Lyot可調(diào)濾波器。
[0003]近年來(lái)，液晶也被用于MGTI濾波器中來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)，但是由于液晶材料具有雙折射特性，因此基于液晶的光學(xué)器件通常都具有光學(xué)偏振依賴性，這樣至少會(huì)將光的利用效率降低一半，這是很多光學(xué)儀器設(shè)備所不希望發(fā)生的。為了克服這一問(wèn)題，最近我們發(fā)明了一種基于90度扭轉(zhuǎn)液晶的MGTI濾波器,克服了光學(xué)偏振問(wèn)題。然而基于90度扭轉(zhuǎn)液晶的MGTI濾波器需要一定的偏置電壓，驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜，且響應(yīng)速度比較慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種功耗低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快的邁克爾遜平頂干涉儀濾波器。
[0005]一種邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器，包括邁克爾遜干涉儀，其特征在于:在邁克爾遜干涉儀上設(shè)置有用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置含有:主要由內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電全反鏡和一塊內(nèi)側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃組成的盒體、灌裝在盒體中的藍(lán)相液晶、連接在導(dǎo)電全反鏡和導(dǎo)電玻璃上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源和設(shè)置在該導(dǎo)電玻璃外側(cè)面上的部分反射層；并在邁克爾遜干涉儀臂上設(shè)裝有用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置，用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置含有:主要由兩塊內(nèi)側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃組成的盒體、灌裝在盒體內(nèi)的藍(lán)相液晶和連接在兩塊導(dǎo)電玻璃上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)采用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶實(shí)現(xiàn)的，即利用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶作為邁克爾遜平頂干涉儀濾波器的相位可調(diào)器件，使MGTI光學(xué)濾波器非偏振依賴平頂可調(diào)。所以，不僅功耗低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快，還具有輸出信號(hào)為頂部平坦邊沿陡峭且對(duì)光的偏振態(tài)不敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]與其他的MGTI濾波器的調(diào)節(jié)方法相比，比如與機(jī)械、壓電陶瓷和聲光控制MGTI濾波器相比，該MGTI干涉型濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，所需電壓低。其中機(jī)械調(diào)節(jié)法的機(jī)械穩(wěn)定性比較差，壓電陶瓷調(diào)節(jié)法所需控制電壓較高且速度通常比較慢，聲光調(diào)節(jié)雖然應(yīng)用靈活、調(diào)諧范圍寬，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高；而利用液晶器件因其具有能耗低、成本低、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于可調(diào)濾波器中。與普通的基于液晶MGTI濾波器相比，該濾波器成功地克服了光的偏振依賴性。因此它的應(yīng)用范圍非常廣泛，尤其在光通信中具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是圖1的模擬輸出光譜圖；
[0010]圖3是圖1的部分反射鏡的誤差容忍度分析光譜圖；
[0011]圖4GT腔長(zhǎng)的誤差容忍度分析光譜圖；
[0012]圖5邁克爾遜兩個(gè)臂長(zhǎng)差的誤差容忍度分析光譜圖。
[0013]圖中:光束分束器1、全反鏡2、邁克爾遜干涉儀臂3、導(dǎo)電玻璃4、部分反射層5、藍(lán)相液晶6、交流電源7。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行詳述:
[0015]圖1是本發(fā)明的一種邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器。主要包括:邁克爾遜干涉儀[(Michelson)Gires -Tournois (GT)]，其要點(diǎn)是:在邁克爾遜干涉儀上設(shè)置有用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置含有:主要由內(nèi)側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電全反鏡和一塊內(nèi)側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃4組成的盒體、灌裝在盒體中的藍(lán)相液晶6、連接在導(dǎo)電全反鏡和導(dǎo)電玻璃4上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源7和設(shè)裝在該導(dǎo)電玻璃4外側(cè)面上的部分反射層5 ;并在邁克爾遜干涉儀臂3上設(shè)裝有用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置，用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置含有:主要由兩塊面內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃4組成的盒體、灌裝在盒體內(nèi)的藍(lán)相液晶6和連接在兩塊導(dǎo)電玻璃4上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源7。
[0016]所述的導(dǎo)電全反鏡是指:內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)電層的全反鏡2。
[0017]圖1的邁克爾遜干涉儀主要包括:兩條邁克爾遜干涉儀臂3、兩個(gè)分別設(shè)置在兩條臂上的全反鏡2、光束分束器I。為了提高性價(jià)比，圖中只在一條邁克爾遜干涉儀臂3上設(shè)置有用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，并只在該條臂3上設(shè)裝有用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置；顯然，亦可將電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置設(shè)裝在另一條臂3上。
[0018]為了提高性能，還可在兩條臂3上同時(shí)設(shè)裝有用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置和電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置；亦可在兩條臂3上同時(shí)設(shè)裝用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，并在一條臂3上設(shè)裝電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置；亦可在一條臂3上設(shè)裝用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，并在兩條臂3上同時(shí)設(shè)裝電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置。
[0019]圖1中的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源7為交流電源。
[0020]為了降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保導(dǎo)電層和部分反射層5不易脫落，圖1中的導(dǎo)電層為導(dǎo)電薄膜鍍層，部分反射層5為部分反射鍍膜層；即導(dǎo)電層為鍍?cè)诓ＡП砻嫔蠈?dǎo)電薄膜鍍層，部分反射層5為鍍?cè)诓ＡП砻嫔系牟糠址瓷溴兡印?br> [0021]圖2是圖1的模擬輸出光譜圖。圖中的(a)和(b)分別為s光和P光經(jīng)過(guò)該MGTI以后的模擬結(jié)果。其中實(shí)線、虛線和點(diǎn)虛線分別代表施加在A中液晶層兩端的電壓Vl為0V.25V.40V時(shí)的輸出光譜，相應(yīng)的施加在B中液晶層兩端的電壓V2分別為0V、50V、80V。從圖中可以看出，每條輸出光譜曲線保持了頂部平坦、信道隔離度高的優(yōu)點(diǎn)，具體來(lái)看，在1545-1555nm的范圍內(nèi)，輸出光譜帶寬在2nm左右。當(dāng)對(duì)液晶施加的電壓由OV增加到25V(50V)時(shí)，輸出光譜的中心波長(zhǎng)朝短波長(zhǎng)方向移動(dòng)了 0.5nm，當(dāng)增加到40V (80V)時(shí)，輸出光譜的中心波長(zhǎng)朝短波長(zhǎng)方向又移動(dòng)了 0.5nm。并且輸入光為S,P和非偏振光時(shí)的輸出光譜隨電壓的變化是一致，這表明該MGTI可調(diào)濾波器是非偏振依賴性的。
[0022]由于在實(shí)際制作中難免會(huì)引入一些誤差，因此這里我們對(duì)該設(shè)計(jì)的用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置的有效光程極其反射鏡的反射率和邁克孫干涉儀的臂長(zhǎng)差等幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的誤差容忍度進(jìn)行了模擬分析。
[0023]圖3為用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置上的部分反射層5的誤差容忍度分析結(jié)果，由圖中可見用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置上的部分反射層5的誤差容忍度可以達(dá)到±9%。
[0024]圖4和圖5分別為用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置的誤差容忍度分析結(jié)果和邁克爾遜兩個(gè)臂長(zhǎng)差的誤差容忍度分析結(jié)果。由圖中可見用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置和邁克爾遜兩個(gè)臂長(zhǎng)差的誤差容忍度都很小，只有0.03%到0.1%。
[0025]綜上所述:采用用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置和用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置取代MGTI的GT腔和其中一個(gè)臂上的相位調(diào)節(jié)元件，通過(guò)對(duì)用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置上的部部分反射層5的反射率，用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置的盒體長(zhǎng)和兩個(gè)干涉臂的臂長(zhǎng)差進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)非偏振依賴的平頂可調(diào)交錯(cuò)復(fù)用濾波器。對(duì)該濾波器的用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置的盒體長(zhǎng)及其部分反射層5的反射率和邁克爾遜干涉儀的臂長(zhǎng)差等幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的誤差容忍度分析表明用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置盒體長(zhǎng)的誤差容忍度比較大，可達(dá)到±9%，而GT腔的腔長(zhǎng)和邁克爾遜干涉儀的臂長(zhǎng)差的誤差容忍度比較低，只有0.03%到0.1%。
【權(quán)利要求】
1.一種邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器，包括邁克爾遜干涉儀，其特征在于:在邁克爾遜干涉儀上設(shè)置有用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置含有:主要由內(nèi)側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電全反鏡和一塊內(nèi)側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃(4)組成的盒體、灌裝在盒體中的藍(lán)相液晶(6 )、連接在導(dǎo)電全反鏡和導(dǎo)電玻璃(4 )上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源(7)和設(shè)置在該導(dǎo)電玻璃(4)外側(cè)面上的部分反射層(5);并在邁克爾遜干涉儀臂(3)上設(shè)裝有用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置，用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置含有:主要由兩塊內(nèi)側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的導(dǎo)電玻璃(4)組成的盒體、灌裝在盒體內(nèi)的藍(lán)相液晶(6)和連接在兩塊導(dǎo)電玻璃(4)上的藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器，其特征在于:只在一條邁克爾遜干涉儀臂(3)上設(shè)置有一個(gè)用電控調(diào)節(jié)的GT藍(lán)相液晶裝置，并只在該條臂(3)上設(shè)裝有用電控調(diào)節(jié)的藍(lán)相液晶裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器，其特征在于:藍(lán)相液晶電控調(diào)節(jié)電源(7)為交流電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器，其特征在于:導(dǎo)電層為導(dǎo)電薄膜鍍層，部分反射層(5)為部分反射鍍膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的邁克爾遜平頂干涉儀光學(xué)濾波器，其特征在于:導(dǎo)電層為導(dǎo)電薄膜鍍層，部分反射層(5)為部分反射鍍膜層。
【文檔編號(hào)】G02F1/137GK103823324SQ201410058436
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】黃玉華, 孫晴, 晉敏, 羅吉祥 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)