CN105093417B - 波长锁定装置和薄膜滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波长锁定装置和薄膜滤波器。该薄膜滤波器设置在波长锁定装置的分光器和第一探测器之间，薄膜滤波器包括衬底和第一滤波薄膜，第一滤波薄膜设置在衬底的第一表面上，分光器输出的光束通过薄膜滤波器进入第一探测器，其中光束的波长在第一滤波薄膜的波长范围内，薄膜滤波器的传输曲线对温度变化不敏感，以提高波长锁定装置波长锁定精度。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种波长锁定装置和薄膜滤波器。
背景技术
请参见图1，图1是现有技术中波长锁定装置的结构示意图。如图1所示，现有技术所揭示的波长锁定装置10包括：分光器11、第一探测器12、第二探测器13以及以太龙(Etalon)14。其中，以太龙14设置在第一探测器12和分光器11之间。分光器11将一输入光分为第一光束A和第二光束B，第一光束A通过以太龙14进入第一探测器12，第一探测器12探测通过以太龙14的第一光束A的光功率，第二探测器13接收第二光束B，并探测第二光束B的光功率，波长锁定装置10根据第一探测器12和第二探测器13所探测的结果来实现波长的锁定。
但是，现有技术所揭示的以太龙14采用固体以太龙，以太龙14存在温度漂移，即以太龙14的传输曲线会随温度的漂移而漂移，进而影响波长锁定装置10的波长锁定精度。如图2所示，曲线C为以太龙14漂移前的传输曲线，曲线D为以太龙14漂移后的传输曲线。此外，以太龙14的波长温度敏感性为1GHz/度，则波长锁定装置10的波长锁定精度为1GHz，因此波长锁定装置10的波长锁定精度低。
发明内容
本发明实施例提供了一种波长锁定装置和薄膜滤波器，以解决现有波长锁定装置的波长锁定精度低的问题。
第一方面提供一种薄膜滤波器，其设置在波长锁定装置的分光器和第一探测器之间，薄膜滤波器包括衬底和第一滤波薄膜，第一滤波薄膜设置在衬底的第一表面上，分光器输出的光束通过薄膜滤波器进入第一探测器，其中光束的波长在第一滤波薄膜的波长范围内，薄膜滤波器的传输曲线对温度变化不敏感，以提高波长锁定装置波长锁定精度。
结合第一方面的实现方式，在第一种实现方式中，薄膜滤波器还包括设置在衬底的第二表面上的增透膜，第二表面与第一表面相对设置，增透膜用于减少光束的反射。
结合第一方面的第一种实现方式，在第二种实现方式中，薄膜滤波器的波长温度敏感性小于0.1GHz/度，波长锁定装置的波长锁定精度为0.1GHz。
结合第一方面的实现方式，在第三种实现方式中，薄膜滤波器还包括设置在衬底的第二表面上的第二滤波薄膜，第二表面与第一表面相对设置，第二滤波薄膜的温度漂移方向与第一滤波薄膜的温度漂移方向相反。
结合第一方面的第三种实现方式，在第四种实现方式中，波长锁定装置的波长锁定精度为0.025GHz。
结合第一方面的实现方式，在第五种实现方式中，第一滤波薄膜的波长范围为1528nm-1565nm。
第二方面提供一种波长锁定装置，其包括分光器、第一探测器、第二探测器以及设置在分光器和第一探测器之间的薄膜滤波器，薄膜滤波器包括衬底和第一滤波薄膜，第一滤波薄膜设置在衬底的第一表面上，分光器将一输入光分为第一光束和第二光束，第一光束通过薄膜滤波器进入第一探测器，第二探测器接收第二光束，其中第一光束的波长在第一滤波薄膜的波长范围内，薄膜滤波器的传输曲线对温度变化不敏感，以提高波长锁定装置波长锁定精度。
结合第二方面的实现方式，在第一种实现方式中，薄膜滤波器还包括设置在衬底的第二表面上的增透膜，第二表面与第一表面相对设置，增透膜用于减少第一光束的反射。
结合第二方面的第一种实现方式，在第二种实现方式中，薄膜滤波器的波长温度敏感性小于0.1GHz/度，波长锁定装置的波长锁定精度为0.1GHz。
结合第二方面的实现方式，在第三种实现方式中，薄膜滤波器还包括设置在衬底的第二表面上的第二滤波薄膜，第二表面与第一表面相对设置，第二滤波薄膜的温度漂移方向与第一滤波薄膜的温度漂移方向相反。
结合第二方面的第三种实现方式，在第四种实现方式中，波长锁定装置的波长锁定精度为0.025GHz。
结合第二方面的实现方式，在第五种实现方式中，第一滤波薄膜的波长范围为1528nm-1565nm。
通过上述方案，本发明的有益效果是：本发明通过在波长锁定装置的分光器和第一探测器之间设置薄膜滤波器，薄膜滤波器包括衬底和第一滤波薄膜，第一滤波薄膜设置在衬底的第一表面上，其中薄膜滤波器的传输曲线对温度变化不敏感，进而提高波长锁定装置波长锁定精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是现有技术中波长锁定装置的结构示意图；
图2是图1中以太龙的传输曲线图；
图3是本发明第一实施例的波长锁定装置的结构示意图；
图4是图3中薄膜滤波器的传输曲线图；
图5是本发明第二实施例的波长锁定装置的结构示意图；
图6是本发明第三实施例的波长锁定装置的结构示意图；
图7是图6中第一滤波薄膜的传输曲线和第二滤波薄膜的传输曲线图；
图8是本发明第一实施例的光源波长控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图3所示，图3是本发明第一实施例的波长锁定装置的结构示意图。如图3所示，本实施例所揭示的波长锁定装置30包括分光器31、第一探测器32、第二探测器33以及设置在分光器31和第一探测器32之间的薄膜滤波器34。
在本实施例中，分光器31将一输入光分为第一光束D1和第二光束D2，第二探测器33接收第二光束D2，即第二光束D2直接进入第二探测器33，第二探测器33探测到第二光束D2的光电流。
其中，薄膜滤波器34包括衬底341和第一滤波薄膜342，第一滤波薄膜342设置在衬底的第一表面343上。其中第一滤波薄膜342的波长范围优选为1528nm-1565nm，即波长在1528nm-1565nm内的光束能够通过第一滤波薄膜342。第一光束D1通过薄膜滤波器34进入第一探测器32，第一光速D1的波长在波长范围内，第一滤波薄膜342的传输曲线对温度变化不敏感，第一探测器32探测到第一光束D1的光电流。在本发明的其他实施例中，本领域的普通技术人员完全可以将第一滤波薄膜342的波长范围设置为其他波长范围，例如第一滤波薄膜342的波长范围设置为1428nm-1465nm。
波长锁定装置30根据第一探测器32探测到的第一光束D1的光电流和第二探测器33探测到第二光束D2的光电流，通过现有的波长锁定算法，对输出光D3的波长进行锁定，进而保证输出光D3的波长保持稳定。
请进一步参见图4所示，薄膜滤波器34在1528nm-1565nm内的传输曲线，其中横坐标表示通过薄膜滤波器34的波长，纵坐标表示薄膜滤波器34的通光率，即可以根据通光率确定锁定的波长，例如根据m点的通光率m1确定锁定的波长m2。此外，薄膜滤波器34在1528nm-1565nm内传输曲线对温度变化不敏感，即，薄膜滤波器34的传输曲线不会随温度的漂移而漂移。其中薄膜滤波器34的波长温度敏感性小于0.1GHz/度，因此薄膜滤波器34可以实现调制波长的精度为+/-0.1GHz，即波长锁定装置30的波长锁定精度为+/-0.1GHz。
可选地，在分光器31的输入端设置有一透镜35，输入光通过透镜35准直后进入分光器31。
相对于现有技术波长锁定装置10的波长锁定精度为1GHz，本实施例通过在波长锁定装置30的分光器31和第一探测器32之间设置薄膜滤波器34，薄膜滤波器34的传输曲线对温度变化不敏感，波长锁定装置30的波长锁定精度为+/-0.1GHz，进而提高波长锁定装置波长锁定精度。
本发明还提供第二实施例的波长锁定装置，其在第一实施例所揭示的波长锁定装置30的基础上进行详细描述。如图5所示，本实施例所揭示的薄膜滤波器34还包括设置在衬底341的第二表面344上的增透膜345，第二表面344与第一表面343相对设置，增透膜345用于减少第一光束D1的反射。
本发明还提供第三实施例的波长锁定装置，其在第一实施例所揭示的波长锁定装置30的基础上进行详细描述。如图6所示，薄膜滤波器34还包括设置在衬底341的第二表面344上的第二滤波薄膜346，第二表面344与第一表面343相对设置。第二滤波薄膜346的波长范围与第一滤波薄膜342的波长范围相同。其中，第二滤波薄膜346的温度漂移方向与第一滤波薄膜342的温度漂移方向相反，如图7所示，曲线E1为第一滤波薄膜342的传输曲线，曲线E2为第二滤波薄膜346的传输曲线，曲线E1的漂移方向为E3，曲线E2的漂移方向为E4。
当温度变化时，曲线E1和曲线E2的传输乘积保持不变，即在1528nm-1565nm内曲线E1和曲线E2的传输乘积与波长一一对应，能够实现温度自补偿功能。因此薄膜滤波器34可以实现调制波长的精度为+/-0.025GHz，即波长锁定装置的波长锁定精度为+/-0.025GHz。相对于第一实施例所揭示的波长锁定装置30的波长锁定精度为+/-0.1GHz，本实施例所揭示的波长锁定装置的波长锁定精度更高。
本发明还提供一种光源波长控制系统，如图8所示，本实施所揭示的光源波长控制系统80包括光源81、波长锁定装置82以及温度控制装置83，其中波长锁定装置82为上述实施例所揭示的波长锁定装置。
其中，温度控制装置83包括热敏电阻831和热电制冷器832，热电制冷器832用来对光源81进行加热制冷，通过温度的变化改变光源81输出光的波长，热敏电阻831用来监控光源81温度，以控制热电制冷器832加热或制冷。光源81输出光进入波长锁定装置82，锁定装置82根据波长锁定算法计算出当前输出光的波长，并将输出光的波长与预设的波长值进行比较，若输出光的波长与预设的波长值一致，则直接输出；若输出光的波长与预设的波长值不一致，则锁定装置82获取输出光的波长与预设的波长值的偏差量，并将偏差量反馈给温度控制装置83，温度控制装置83调整光源81输出光的波长。其中，波长锁定装置82的精度直接决定光源81输出波长的精度。
此外，本发明还提供一种薄膜滤波器，本实施例所揭示的薄膜滤波器为上述实施例所揭示的薄膜滤波器34。
综上所述，本发明通过在波长锁定装置的分光器和第一探测器之间设置薄膜滤波器，薄膜滤波器包括衬底和第一滤波薄膜，薄膜滤波器的传输曲线对温度变化不敏感，进而提高波长锁定装置波长锁定精度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种薄膜滤波器，其特征在于，所述薄膜滤波器设置在波长锁定装置的分光器和第一探测器之间，所述薄膜滤波器包括衬底和第一滤波薄膜，所述第一滤波薄膜设置在所述衬底的第一表面上，所述分光器输出的光束通过所述薄膜滤波器进入所述第一探测器，其中所述光束的波长在所述第一滤波薄膜的波长范围内，所述薄膜滤波器的传输曲线对温度变化不敏感，以提高所述波长锁定装置波长锁定精度；
所述薄膜滤波器还包括设置在所述衬底的第二表面上的第二滤波薄膜，所述第二表面与所述第一表面相对设置，所述第二滤波薄膜的温度漂移方向与所述第一滤波薄膜的温度漂移方向相反。
2.根据权利要求1所述的薄膜滤波器，其特征在于，所述波长锁定装置的波长锁定精度为0.025GHz。
3.根据权利要求1所述的薄膜滤波器，其特征在于，所述第一滤波薄膜的波长范围为1528nm-1565nm。
4.一种波长锁定装置，其特征在于，所述波长锁定装置包括分光器、第一探测器、第二探测器以及设置在所述分光器和所述第一探测器之间的薄膜滤波器，所述薄膜滤波器包括衬底和第一滤波薄膜，所述第一滤波薄膜设置在所述衬底的第一表面上，所述分光器将一输入光分为第一光束和第二光束，所述第一光束通过所述薄膜滤波器进入所述第一探测器，所述第二探测器接收所述第二光束，其中所述第一光束的波长在所述第一滤波薄膜的波长范围内，所述薄膜滤波器的传输曲线对温度变化不敏感，以提高所述波长锁定装置波长锁定精度；
所述薄膜滤波器还包括设置在所述衬底的第二表面上的第二滤波薄膜，所述第二表面与所述第一表面相对设置，所述第二滤波薄膜的温度漂移方向与所述第一滤波薄膜的温度漂移方向相反。
5.根据权利要求4所述的波长锁定装置，其特征在于，所述波长锁定装置的波长锁定精度为0.025GHz。
6.根据权利要求4所述的波长锁定装置，其特征在于，所述第一滤波薄膜的波长范围为1528nm-1565nm。
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