CN101047463A - 基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜器件 - Google Patents

基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜器件。它是在周期高反薄膜两端增加了厚度递减的渐变薄膜，整个薄膜采用了高折射率与低折射率两种材料，高、低折射率膜层相互交替，高折射率材料膜层厚度自中间向两端递减固定量值，递减厚度的固定量值大于高反薄膜中高折射率材料膜层厚度的1/15，低折射率材料膜层与高折射率膜层保持相同的光学厚度。该器件使入射的单束多波长光波在反射时不同的光波在空间上错位输出，实现多通道的解复用与合用器件，同时利用反射位相与空间色散位移之间的关系实现了多频段入射光束的空间解复用功能。由本发明制得的光波长解复用器具有空间色散大，单个器件就能够分出多个波长，插入损耗小，材料选择范围广，制作工艺方便，制作成本低，耐高温等优点，适合应用于各种波分复用光学系统中。

Description

基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜器件
技术领域
本发明涉及一种基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜器件。
背景技术
随着光通信系统的飞速发展，迫切需要成倍的提升通信容量，而密集波分复用(DWDM)光传输系统无疑满足了提升通信容量的需求，它可以超高速、大容量载入与传递信息。20世纪90年代后，DWDM技术迅速实用化，而且因其较低的成本、较简单的结构形式成为未来宽带光网络中的主导技术。光波解复用器是DWDM技术中最关键的器件之一，现在工程中最广为采用的波长复用器就是介质膜滤光型复用器，这是由于介质膜拥有插入损耗低、偏振相关损耗低等特点。但是目前所用的介质膜复用器件多是用成倍增加薄膜的厚度来换取较大色散效果，难以制备，且大多仅适用于某个极窄的频段，而多波长的分离或复用得用多个介质膜复用器件组合来实现，无法实现多通道的色散分光效果。另外在一些特殊的光学检测或光谱分析应用中需要将入射光束中的间隔很近的几个波长的光区分开来，这时只能应用光栅器件，但是光栅器件需要较大的空间，不利于集成化。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜，它可以实现对入射的单束光进行波长高分辨的空间分解，进而构成多波段的光束解复用薄膜器件。
它是在周期高反薄膜两端增加了厚度递减的渐变薄膜，薄膜采用了高折射率与低折射率两种材料，高、低折射率膜层相互交替，高折射率材料膜层厚度自中间向两端递减固定量值，递减厚度的固定量值大于高反薄膜高折射率材料膜层厚度的1/15，低折射率材料膜层与高折射率膜层保持相同的光学厚度。
本发明由规整的周期高反膜与两端对称的厚度递减膜堆构成，采用传统的薄膜沉积工艺进行制备，方法简单、制作成本低、易集成。且选用介质材料，有插入损耗小、耐高温、完全无源、无须温度控制等特点。本发明在倾斜入射的情况下，能够将单束多波长的入射光按不同的波长沿不同的空间位置反射出器件，形成反射光束的多波长空间分离。而且能够对频率差异很小的入射光实现较大的空间色散，适用于密集波分复用场合。此外，针对多个频段的入射光，均可以进行色散分离，达到很好的解复用效果，应用前景将会非常广泛。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜结构示意图；
图2是三通道波长空间解复用器薄膜结构的反射率光谱曲线示意图；
图3是三通道波长空间解复用器薄膜结构的空间分离值；
图4是基于两端厚度递减结构薄膜的波长空间解复用应用示意图；
图5是基于两端厚度递减结构薄膜的实时高分辨光谱分析应用示意图；
图中：1、周期高反薄膜，2、两端厚度递减的渐变薄膜，3、低折射率材料，4、高折射率材料，5、入射光波，6、光纤，7、光电线阵传感器。
具体实施方式
基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜是在周期高反薄膜1两端增加了厚度递减的渐变薄膜2，薄膜采用了高折射率3与低折射率4两种材料，高、低折射率膜层相互交替，高折射率材料膜层厚度自中间向两端递减固定量值，递减厚度的固定量值大于高反薄膜1高折射率材料膜层厚度的1/15，低折射率材料膜层与高折射率膜层保持相同的光学厚度。
本发明可以实现对入射的单束光进行波长高分辨的空间分解，进而构成多波段的光束解复用薄膜器件。该器件具有高低折射率交替的多层介质光学干涉薄膜构成，而且多层薄膜具有1、2-1、2-2三个区域，两端的2-1、2-2区域膜层厚度向外递减，如图1所示。中心1区域是规整的高反膜结构，每个周期由光学厚度相同的高折射率材料H膜层3与低折射率L膜层4构成。在厚度递减结构的2-1、2-2区域中，3的厚度由1区向两端每层递减固定的量值ΔdH，同一周期的4厚度与3厚度保持为一定比例：nH/nL。这相当于是由许多个中心波长不同的反射镜叠加构成的膜系结构，因此，只要递减厚度ΔdH足够大时，各反射镜的中心波长完全错开，在周期较多的反射镜1形成的主反射带短波侧即可形成许多起伏较大的反射次峰。
本发明借助薄膜光学特征矩阵原理，利用了薄膜反射位相与空间色散之间的关系。由特征传输矩阵可以知道，当薄膜的反射带出现较为剧烈的起伏时，反射位相就会发生突变。反射位相的剧烈变化有益于产生大的时间色散延迟，而在一维薄膜结构中，时间色散延迟又基本可以认为与空间色散位移成正比，由此可知，多级次起伏剧烈的反射次峰即可实现多通道的解复用效果。
图2给出了三通道波长的空间解复用器薄膜结构的反射率光谱曲线示意图。基板选用BK7(折射率为1.49)，这是一个具有14个高、低折射率膜层对的薄膜器件，其中第6-10个高低折射率膜层对为四分之一波长规整结构高反膜结构，对应图1中的1区域，中心波长为1410nm，H选用TiO2(折射率为2.077)，对应于图1中的3，L选用SiO2(折射率为1.437)，对应于图1中的4。第1-4个高低折射率薄膜对与第11-14个高低折射率薄膜对为厚度递减结构，分别对应图1中的2-1、2-2区域，递减厚度ΔdH取23nm，膜系总物理厚度为4.7μm。
由图中可以看出，在800-1200nm范围内，形成了六个起伏较大的反射次峰，从而保证的多通道且较大的空间色散。可以任意选取其中三个起伏最大的反射次峰，以实现三通道波长的空间解复用效果。
需要注意的是，材料的选择、1、2区域的周期数、递减厚度ΔdH都是随意的，只要针对需要解复用的频段适当选取即可。但是，为了多级次起伏剧烈反射次峰的形成，ΔdH不宜小于1区域周期高反膜高折射率材料膜层厚度的1/15。
两端厚度递减结构的薄膜空间解复用器需要在倾斜入射的情况下进行工作，才能实现空间光束分离的功能。图3给出了一种利用图2膜系薄膜器件的三通道波长空间分离值，光波入射角为73°。由于这种膜系产生的空间位移依赖于薄膜禁带附近各向异性的性质，本质上是一种基于群速度的效应，同基于相速度效应的普通棱镜相比，色散效果甚至可以达到其500倍以上。由图3可以看出，本发明在708.7nm-712.5nm、751.8nm-755.6nm以及798.4nm-802.4nm三个通道中色散位移的测试结果，其最大空间位移分别达到149.67μm、110.09μm以及99.6μm，相对于薄膜厚度来说，这个色散量是非常惊人的。
实施例1：实现多通道波长解复用的基于两端厚度递减结构薄膜
如图4所示，当一束多波长的光5入射该薄膜器件时，可以在反射光方向上用一排光纤6将已经通过薄膜器件实现了空间分离的各个波长的光通过光纤导引开，实现波长的解复用。
实施例2：实现高分辨光谱分析的基于两端厚度递减结构薄膜
另外一种应用如图5所示，可以在反射光位置直接放置CCD探测器接收到反射光斑后，根据不同CCD单元探测到的信号，来确定不同波长的光强度，实现实时的高分辨光谱分析。其中7代表光电线阵传感器。

Claims (6)

1.一种基于两端厚度递减结构的多通道波长空间解复用薄膜，其特征是在周期高反薄膜(1)两端增加了厚度递减的渐变薄膜(2)，整个薄膜采用了高折射率(3)与低折射率(4)两种材料，高、低折射率膜层相互交替，高折射率材料膜层厚度自中间向两端递减固定量值，递减厚度的固定量值大于高反薄膜(1)高折射率材料膜层厚度的1/15，低折射率材料膜层与高折射率膜层保持相同的光学厚度。
2.根据权利1所述的空间解复用薄膜，其特征是能够将单束多波长的入射光按不同的波长沿不同的空间位置反射出器件，形成反射光束的多波长空间分离。
3.根据权利1所述的两端厚度递减结构的空间解复用薄膜，其特征是能够在倾斜入射情况下对不同频率的入射光进行空间色散分离。
4.根据权利1所述的两端厚度递减结构的空间解复用薄膜，其特征是能够对多个频段的光束进行空间色散分离，实现多通道的分光效果。
5.根据权利1所述的两端厚度递减结构的空间解复用薄膜，其特征是能够对频率差异很小的入射光实现大的空间色散，适用于密集波分复用场合。
6.根据权利1所述的两端厚度递减结构的空间解复用薄膜，其特征是器件由介质材料构成，插入损耗小，完全无源，无须温度控制。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102142514A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 海洋王照明科技股份有限公司 一种led发光板及其制备方法
CN112213852A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 精工爱普生株式会社 光学滤波器及电子设备
CN112785926A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 上海天马微电子有限公司 盖板、显示面板以及盖板的制作方法
CN114200565A (zh) * 2020-09-17 2022-03-18 精工爱普生株式会社 光学滤波器及电子设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090523A (ja) * 2000-07-14 2002-03-27 Nippon Sheet Glass Co Ltd 波長選択性を有する光学素子
JP3687848B2 (ja) * 2001-11-28 2005-08-24 日立金属株式会社 光合分波器用薄膜フィルターおよびその製造方法
US7193780B2 (en) * 2003-08-22 2007-03-20 Olympus Corporation Optical filter and optical instrument
CN100488331C (zh) * 2004-11-22 2009-05-13 精工爱普生株式会社 El装置和电子机器
US20070258029A1 (en) * 2004-12-15 2007-11-08 Fujifilm Corporation Phase Difference Compensator, Light Modurating System, Liquid Crystal Display and Liquid Crystal Projector
CN100345001C (zh) * 2005-08-25 2007-10-24 中国科学院上海技术物理研究所 一种具有低透射率、反射率和发射率的表面涂层

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102142514A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 海洋王照明科技股份有限公司 一种led发光板及其制备方法
CN112213852A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 精工爱普生株式会社 光学滤波器及电子设备
CN114200565A (zh) * 2020-09-17 2022-03-18 精工爱普生株式会社 光学滤波器及电子设备
CN114200565B (zh) * 2020-09-17 2023-12-08 精工爱普生株式会社 光学滤波器及电子设备
CN112785926A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 上海天马微电子有限公司 盖板、显示面板以及盖板的制作方法

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