CN105785515A - 一种带宽可调的平顶型光学滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种带宽可调的平顶型光学滤波器，包括输入输出端、MEMS、扩束系统、衍射光栅、透镜和可变反射光阑组，光束通过输入输出端进入后经过MEMS和扩束系统入射到衍射光栅，光束经过衍射光栅衍射后再经过透镜入射到可变反射光阑组，经过可变反射光阑组反射后，光束再依次经过透镜、衍射光栅、扩束系统、MEMS到达输入输出端，采用本发明的技术方案，通过由不同带宽的光阑组成的可变反射光阑组实现带宽可调的功能。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯器件，尤其是指一种带宽可调的平顶型光学滤波器。
背景技术
可调光滤波器是一种基本光学元件，其本质上为带通型滤波器，即只允许特定波长信号通过，其他波长信号反射掉，它可以应用于DWDM系统中的可重构的光路上下服用/解复用器(ROADM)以及光交叉互联（OXC）系统以及传感网络等诸方面，如用于抵消光放大器的增益斜度，从而减少各接收端光信号功率的信道之间的偏差。目前，主要的可调谐滤波器有F-P滤波器、马赫-曾德滤波器、电光滤波器、光栅型滤波器和光纤布拉格光栅滤波器等，其中F-P滤波器的滤波曲线是高斯型，带宽受到限制，而通过镀膜手段虽然也可以做到平顶型，但是难度很大，成品率低，且带宽不可调，而一般的光栅分光型的滤波器滤波波形经反射镜滤波也是高斯型曲线。
公开号CN10203312A的中国专利公开了一种基于MEMS技术的可调谐光滤波器，包括有沿光路设置的：输入准直器、反射镜、聚焦透镜、准直透镜、分光元件、反射镜和输出准直器，反射镜为可转动的反射镜，分光元件是衍射光栅，通过可转动的反射镜改变衍射光栅的入射角来实现波长选择，该结构的缺点：该滤波器滤过的波形为高斯型，且带宽不可调。
美国专利号US7899330B2公开了一种基于反射镜和衍射光栅的高分辨率可调谐光滤波器。该光学滤波器包括分光元件，光束透镜组，MEMS反射镜和波片，入射的多波长光信号被分光元件分成单独的波长信道，经过光束转换透镜组后，通过转动MEMS反射镜选择反射波长信道，达到波长选择的目的，该结构的缺点：该滤波器滤过的波形为高斯型，且带宽不可调。
发明内容
本发明要解决了上述技术问题，提供一种带宽可调的平顶型光学滤波器。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种带宽可调的平顶型光学滤波器，包括输入输出端、MEMS、扩束系统、衍射光栅、透镜和可变反射光阑组，光束通过输入输出端进入后经过MEMS、扩束系统入射到衍射光栅，光束经过衍射光栅衍射后再经过透镜入射到可变反射光阑组，经过可变反射光阑组反射后，光束再依次经过透镜、衍射光栅、扩束系统、MEMS到达输入输出端。
进一步的，所述的可变反射光阑组由多个不同宽度的反射光阑排列组成，所述的反射光阑采用不同宽度的反射带、不同镜元宽度的一维MEMS阵列、或者不同宽度的狭缝式光阑加平面反射镜。
进一步的，所述的可变反射光阑组的反射光阑面位于透镜的后焦面位置，所述的可变反射光阑组的反射光阑在衍射光栅的色散方向平行排列或者与衍射光栅的色散正交方向排列。
进一步的，所述的可变反射光阑组的反射光阑通过光学开关切换或者通过光路中二维的MEMS与波长扫描方向垂直的另一维方向实现。
进一步的，所述的输入输出端口采用单光纤结合环形器、单光纤结合耦合器、双光纤准直器或者多光纤准直器阵列。
进一步的，所述的扩束系统采用透镜组或者棱镜组。
进一步的，所述的衍射光栅的光栅面位于透镜的前焦面位置。
进一步的，所述的透镜采用柱透镜、球透镜或者透镜组。
采用本发明的技术方案，通过由不同带宽的的光阑组成的可变反射光阑组实现带宽可调的功能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1本发明实施例一结构示意图；
图2是本发明实施例一中双光纤准直器与球透镜结合的修正图；
图3是本发明实施例一中双光纤准直器与柱透镜结合的修正图；
图4是本发明实施例二结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例一如图1所示，一种带宽可调的平顶型光学滤波器，包括输入输出端10、MEMS20、扩束系统30、衍射光栅40、透镜50和可变反射光阑组60，衍射光栅40的光栅面位于透镜50的前焦面位置，可变反射光阑组60的反射光阑反射面位于透镜50的后焦面位置，可变反射光阑组60的反射光阑在衍射光栅40的色散方向平行排列，光束通过输入输出端10进入后经过MEMS20反射后进入扩束系统30系统，经过扩束系统30的光束入射到衍射光栅40，光束经过衍射光栅40衍射后再经过透镜50入射到可变反射光阑组60，经过可变反射光阑组60反射后，光束再依次经过透镜50、衍射光栅40、扩束系统30、MEMS20到达输入输出端10。即使MEMS20反射角不同，光束仍然会会聚在衍射光栅40的同一点，但是入射角不同，衍射光栅40的出射光的衍射角与波长有关，由于衍射光栅40在透镜50的前焦面，因此所有波长得以互相平行的入射到可变反射光阑组60的反射光阑面，反射光阑面位于透镜的后焦面，一方面保证光束垂直入射，另一方面使得光阑反射面的光斑口径最小。由于一定带宽的光束因光栅色散的色散角与入射角无关，因此光阑反射面处对应的空间距离恒定，照射在光阑反射面上的对应波长的光束得以原路返回至输入输出端10。
在实施例一中，所述的可变反射光阑组60由多个不同宽度的反射光阑排列组成，所述的反射光阑采用不同宽度的反射带、不同镜元宽度的一维MEMS阵列、或者不同宽度的狭缝式光阑加平面反射镜。可变反射光阑组60的反射光阑通过光学开关切换或者通过光路中二维的MEMS与波长扫描方向垂直的另一维方向实现。
在实施例一中，所述的输入输出端口10采用单光纤结合环形器、单光纤结合耦合器、双光纤准直器或者多光纤准直器阵列，若采用双光纤准直器或者多光纤准直器，透镜采用球透镜或者柱透镜，需要对可变反射光阑组60的反射光阑面的平面反射结构修正，使用球透镜的修正如图2所示，通过直角棱镜70，使得光路在传输方向转向的同事在衍射光栅40刻线方向产生一定的位移，双光纤准直器的光纤排列方向与衍射光栅40刻线方向平行，选择合适尺寸的直角棱镜，可使光束得以原路返回；用柱透镜的修正如图3所示，在衍射光栅40和透镜50之间添加光学元件80修正，光学元件80由一对楔角块拼接而成，双光纤准直器的光纤排列方向与衍射光栅40刻线方向平行，在竖直面内，通过楔角对使得光束由反射光阑面反射后与入射光路在光栅上同一点重合，但角度不同，经过扩束系统30后，输入输出光路在MEMS20同一点重合，仍然存在一个角度，选择合适尺寸的楔角对，即可使光束得以返回。
实施例二如图4所示，相对于实施例一的区别点在于：可变反射光阑组60的反射光阑的排列方向与衍射光栅40的色散方向正交，该结构中MEMS20要求能够在二维方向上转动，与衍射光栅40色散方向平行的平面内的转动实现中心波长的可调；另一个平面内的转动使得光束照射到不同宽度的光阑，如图中实线、虚线对应在竖直面内不同的转角，从而实现带宽可调的功能。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：包括输入输出端、MEMS、扩束系统、衍射光栅、透镜和可变反射光阑组，光束通过输入输出端进入后经过MEMS、扩束系统入射到衍射光栅，光束经过衍射光栅衍射后再经过透镜入射到可变反射光阑组，经过可变反射光阑组反射后，光束再依次经过透镜、衍射光栅、扩束系统、MEMS到达输入输出端。
2.根据权利要求1所述的一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：所述的可变反射光阑组由多个不同宽度的反射光阑排列组成，所述的反射光阑采用不同宽度的反射带、不同镜元宽度的一维MEMS阵列、或者不同宽度的狭缝式光阑加平面反射镜。
3.根据权利要求2所述的一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：所述的可变反射光阑组的反射光阑面位于透镜的后焦面位置，所述的可变反射光阑组的反射光阑在衍射光栅的色散方向平行排列或者与衍射光栅的色散正交方向排列。
4.根据权利要求2或3所述的一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：所述的可变反射光阑组的反射光阑通过光学开关切换或者通过光路中二维的MEMS与波长扫描方向垂直的另一维方向实现。
5.根据权利要求1所述的一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：所述的输入输出端口采用单光纤结合环形器、单光纤结合耦合器、双光纤准直器或者多光纤准直器阵列。
6.根据权利要求1所述的一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：所述的扩束系统采用透镜组或者棱镜组。
7.根据权利要求1所述的一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：所述的衍射光栅的光栅面位于透镜的前焦面位置。
8.根据权利要求1所述的一种带宽可调的平顶型光学滤波器，其特征在于：所述的透镜采用柱透镜、球透镜或者透镜组。
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