CN102401996B - 一种可调谐光滤波器的使用方法 - Google Patents

一种可调谐光滤波器的使用方法 Download PDF

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Abstract

一种可调谐光滤波器及使用方法，涉及光滤波器领域，包括第一双光纤准直器和与其对应的第一标准具、第二双光纤准直器和与其对应的第二标准具，第一双光纤准直器通过光纤连接第二双光纤准直器，光信号进入第一光纤准直器准直后入射到第一标准具，其反射光回到第一双光纤准直器，通过光纤进入第二双光纤准直器，准直后入射到第二标准具，其反射光回到第二双光纤准直器并输出。可调谐光滤波器，其结构简单，结合其使用方法，能够根据要求的扫频范围和3dB带宽灵活设置，在获得高精细度的同时减少插入损耗。

Description

一种可调谐光滤波器的使用方法
技术领域
本发明涉及光滤波器领域，具体来讲是一种可调谐光滤波器的使用方法。
背景技术
在波分复用光通信系统中，为了解和监测系统的运行状况，需要利用光通道性能监测模块实时分析每个信道的参数，包括通道波长、功率、信噪比等。光通道性能监测模块需要利用可调谐光滤波器对每个信道进行光谱扫描来获得这些参数。
可调谐光滤波器的精细度越高，光通道性能监测模块的性能越好。精细度的定义为：可调谐光滤波器的扫频范围与3dB带宽的比值。若采用F-P腔(Fabry-Perot，法布里-泊罗腔)型可调谐光滤波器，F-P腔的FSR(Free Spectrum Range，自由光谱范围)就是可调谐光滤波器的扫频范围，FSR与3dB带宽的比值就是精细度。
为保证F-P腔型可调谐光滤波器的扫频范围满足实际需要，FSR不能太小，若要获得高精细度指标，FSR与3dB带宽的比值就要尽量大，但是F-P腔的FSR变大时3dB带宽也变大，为了满足高精细度的要求，中国专利ZL03128012.9提出了一种提高F-P腔型可调谐光滤波器精细度的光学装置，其采用一个或一对反射镜，使光束两次或多次通过F-P腔，以满足对变大后的3dB带宽的要求。但是这种形式的光学装置，其内部需要设置反射镜，针对不同的精细度要求，反射镜的个数和固定位置都需要设置，缺乏调节的灵活性；另外，光束每次通过F-P腔都会有一部分插入损耗，多次通过F-P腔也会使插入损耗增大。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可调谐光滤波器的使用方法，其中可调谐光滤波器包括：第一双光纤准直器和与其对应的第一标准具、第二双光纤准直器和与其对应的第二标准具，第一双光纤准直器通过光纤连接第二双光纤准直器，光信号进入第一光纤准直器准直后入射到第一标准具，其反射光回到第一双光纤准直器，通过光纤进入第二双光纤准直器，准直后入射到第二标准具，其反射光回到第二双光纤准直器并输出；还包括步骤：
断开第一双光纤准直器和第二双光纤准直器连接的光纤；
光信号由第一双光纤准直器输入，经过第一标准具反射后，由第一双光纤准直器的输出，微调第一标准具F-P腔的腔长，记录第一标准具的频谱曲线在不同腔长条件下的峰值频率；
光信号由第二双光纤准直器输入，经过第二标准具反射后，由第二双光纤准直器输出，微调第二标准具F-P腔的腔长，记录第二标准具的频谱曲线在不同腔长条件下的峰值频率；
列出第一标准具和第二标准具的频谱曲线峰值频率重合时的腔长组合，将第一双光纤准直器和第二双光纤准直器光纤连接，通过调节腔长组合来调节可调谐光滤波器。
本发明的有益效果在于：通过两个双光纤准直器和各自对应的标准具的FSR和3dB带宽，分别求出两个F-P腔的腔长，测量记录形成腔长组合，并通过调节腔长组合来调节可调光滤波器，直接调节F-P腔的腔长即可，调节灵活，光信号通过F-P腔次数减少，进而减少插入损耗。
附图说明
图1为可调谐光滤波器实施例的结构示意图；
图2为F-P腔的结构示意图。
附图标记：可调谐光滤波器100，第一双光纤准直器101，第二双光纤准直器102，第一标准具103，第二标准具104，端口(11、12、21、22)。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明可调谐光滤波器100，包括第一双光纤准直器101和与其对应的第一标准具103、第二双光纤准直器102和与其对应的第二标准具104，第一双光纤准直器101通过光纤连接第二双光纤准直器102。第一双光纤准直器101包括端口11和端口12，第二双光纤准直器102包括端口21和端口22，端口12和端口21通过光纤相连。所述可调谐光滤波器100第一标准具103和第二标准具104是腔长可调谐的标准具，可以采用压电陶瓷控制腔长的F-P腔、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)控制腔长的F-P腔、或者TEC(Thermal Electrical Cooler，热电制冷)控制腔长的F-P腔。
所述可调谐光滤波器100的光路路径是：光信号从第一双光纤准直器101的端口11输入，经第一双光纤准直器101准直后入射到第一标准具103，第一标准具103的反射光回到第一双光纤准直器101的端口12；由于第一双光纤准直器101的端口12与第二双光纤准直器102的端口21用光纤连接，光信号经第二双光纤准直器102的端口21进入，由第二双光纤准直器102准直后入射到第二标准具104，第二标准具104的反射光回到第二双光纤准直器102的端口22，并由端口22向外输出。当然，在其他的实施例中，光信号也可以逆行，由第二双光纤准直器102的端口22输入，由第一双光纤准直器101的端口11输出。
所述第一标准具103和第二标准具104可选择空气介质或者非空气介质的F-P腔，两个标准具F-P腔的介质可以不同，也可以相同，一旦选定介质，第一标准具103和第二标准具104的F-P腔的折射率n被确定。本实施例中第一标准具103和第二标准具104均采用压电陶瓷控制腔长的空气介质的F-P腔，F-P腔的结构如图2所示，其中两反射面的反射率为R，腔体的折射率为n，腔长为L，腔内入射光线与法线夹角为θ，F-P腔的FSR表达式为：
FSR = c 2 nL cos θ    公式(1)
F-P腔的3dB带宽Δf3db表达式为：
Δ f 3 db = c 2 π nL cos θ 1 - R R    公式(2)
上述公式(1)、(2)中，c表示真空中的光速，为了获得较小的3dB带宽，F-P腔两面的反射率R应尽可能高，一般应满足R≥98％，本实施例中取R=98％；F-P腔腔内入射光线与法线夹角为θ，本实施例采用双光线夹角为0.9度的双光纤准直器，即θ＝0.9°。
根据可调谐光滤波器100扫频范围的要求，通过公式(1)、(2)，只要FSR或Δf3db已知，就能求出第一标准具103和第二标准具104的腔长。本实施例中FSR和Δf3db均为已知，利用第一标准具103满足可调谐光滤波器的扫频范围，即FSR，在FSR已知的情况下，利用公式(1)计算出第一标准具103的F-P腔的腔长；利用第二标准具104满足可调谐光滤波器的3dB带宽Δf3db，在Δf3db已知的情况下，利用公式(2)可计算出第二标准具104的F-P腔的腔长。
本发明一种可调谐光滤波器100的使用方法，包括步骤：
首先断开第一双光纤准直器101和第二双光纤准直器102连接的光纤；
光信号由第一双光纤准直器101的端口11输入，经过第一标准具103反射后，由第一双光纤准直器101的端口12输出，微调第一标准具103的F-P腔的腔长，在可调谐光滤波器100的扫频范围内测试第一标准具103在不同腔长条件下的频谱曲线，记录第一标准具103的频谱曲线在不同腔长条件下的峰值频率。
光信号由第二双光纤准直器102的端口21输入，经过第二标准具104反射后，由第二双光纤准直器102的端口22输出，微调第二标准具104的F-P腔的腔长，记录第二标准具的频谱曲线在不同腔长条件下的峰值频率；在可调谐光滤波器要求的扫频范围内测试第二标准具104在不同腔长条件下的频谱曲线，记录第二标准具104的频谱曲线在不同腔长条件下的峰值频率。
如上所述，获得第一标准具103和第二标准具104的F-P腔的频谱曲线后，列出第一标准具103和第二标准具104的频谱曲线峰值频率重合时的腔长组合；将第一双光纤准直器101和第二双光纤准直器102光纤连接，光信号路径为：光信号进入第一光纤准直器101准直后入射到第一标准具103，其反射光回到第一双光纤准直器101，通过光纤进入第二双光纤准直器102，准直后入射到第二标准具104，其反射光回到第二双光纤准直器102并输出；此时按照第一标准具103和第二标准具104的腔长组合进行调节，即可实现调节可调谐光滤波器100的功能。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.一种可调谐光滤波器的使用方法，其中可调谐光滤波器包括：第一双光纤准直器和与其对应的第一标准具、第二双光纤准直器和与其对应的第二标准具，第一双光纤准直器通过光纤连接第二双光纤准直器，光信号进入第一光纤准直器准直后入射到第一标准具，其反射光回到第一双光纤准直器，通过光纤进入第二双光纤准直器，准直后入射到第二标准具，其反射光回到第二双光纤准直器并输出；其特征在于，还包括步骤：
断开第一双光纤准直器和第二双光纤准直器连接的光纤；
光信号由第一双光纤准直器输入，经过第一标准具反射后，由第一双光纤准直器的输出，微调第一标准具F-P腔的腔长，记录第一标准具的频谱曲线在不同腔长条件下的峰值频率；
光信号由第二双光纤准直器输入，经过第二标准具反射后，由第二双光纤准直器输出，微调第二标准具F-P腔的腔长，记录第二标准具的频谱曲线在不同腔长条件下的峰值频率；
列出第一标准具和第二标准具的频谱曲线峰值频率重合时的腔长组合，将第一双光纤准直器和第二双光纤准直器光纤连接，通过调节腔长组合来调节可调谐光滤波器。
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