CN112255814A - 一种窄带可调滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及滤波器领域,具体涉及一种窄带可调滤波器,所述窄带可调滤波器包括光输入组件、分光组件、用于改变光传输方向的第一光学组件、用于调节光偏振态的偏振态调节组件、薄膜滤波片、反射镜、合光组件以及光输出组件;与现有技术相比,本发明通过设计一种窄带可调滤波器,通过改变光的偏振态使得光路在薄膜滤波片上原路返回,有效防止了由于薄膜滤波片的膜层厚度不均匀所造成的带宽增加,同时也降低了薄膜滤波片的镀膜要求,进一步地,通过设置光输入组件和光输出组件,使得入射光与出射光在不同传输组件中传输,有效降低了光能量损耗。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器领域,具体涉及一种窄带可调滤波器。
背景技术
在现代智能光通信网中,可调谐光学滤波器(TOF)是不可或缺的器件,从功能上来说,可调谐光学滤波器是一种波长(频率)选择器件,能从许多不同频率的输入光信号中,根据需要选择出一个特定波长(频率)的光信号。
随着科技的不断发展,DWDM(Dense Wavelength Divison Multiplexing,密集型波分复用)系统内光信道间隔不断减小,信道数的不断增加,急需一种插损小,调节范围宽,带宽窄,隔离度高,稳定性高,成本低,结构紧凑的可调谐光学滤波器;而目前常用的几种可调谐光滤波器中,主要有基于光纤布拉格光栅原理的滤波器、基于法-波罗标准具的滤波器、马赫-曾德干涉仪和平面光学波导回路的环形谐振腔、声光调谐滤波器等,他们都属于被动可调谐滤波器,通常其带宽和光谱传输形状固定,其在波长和带宽的灵活可调上有一定的局限性,无法满足光信道间隔小的DWDM系统的要求,所以在DWDM系统中一般采用的是灵活可调的基于薄膜滤光片技术的可调滤波器。
在现有技术中,基于薄膜滤光片的可调滤波器通常为采用光输入与光输出共用同一通道的方式,其由于输入光与输出光均通过同一光传输组件传输,这样一来就会产生较大的光能量损耗;目前也有光输入跟光输出采用不同通道的可调滤波器,但其是将分光过滤后的两束光通过一三角棱镜反射后再次入射至薄膜滤光片,最后通过光输出通道输出,由于光经过三角棱镜后进入到光输出通道,其传输路径会发生变化,因此,输入光与输出光在薄膜滤波片上产生光斑的位置不同,而薄膜滤波片上的镀膜很难保证其均匀度,这样一来,就容易使得两束输出光合波后的光带宽增加。
因此,设计一种适用于DWDM系统且光损耗小的窄带可调滤波器对本领域来说是至关重要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种适用于DWDM系统且光损耗小的窄带可调滤波器,克服了现有技术中光能量损耗大且容易造成光带宽增加的缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种窄带可调滤波器,其优选方案在于:一种窄带可调滤波器,其优选方案在于:所述窄带可调滤波器包括光输入组件、分光组件、用于改变光传输方向的第一光学组件、用于调节光偏振态的偏振态调节组件、薄膜滤波片、反射镜、合光组件以及光输出组件;
其中,入射光通过光输入组件进入分光组件分光成两束第一偏振光,两束第一偏振光经第一光学组件后射入偏振态调节组件并输出两束与第一偏振光偏振方向垂直的第二偏振光,两束第二偏振光经薄膜滤波片滤波后射向反射镜,再通过反射镜反射并原路返回至薄膜滤波片后射入偏振态调节组件,再经第一光学组件改变其光路传输方向后射入合光组件进行合光,合光后形成椭圆偏光并经光输出组件输出。
其中,较佳方案为:所述分光组件包括分光件和设置在分光件上的第一玻片,所述入射光经分光件分光成偏振角度相互垂直的第一偏振光和第二偏振光,其中,第二偏振光射入第一玻片后输出第一偏振光,以输出两束第一偏振光。
其中,较佳方案为:所述第一玻片为二分之一玻片,其光轴方向为45°。
其中,较佳方案为:所述合光组件包括合光件和设置在合光件上的第二玻片,经第一光学组件出射的其中一束第二偏振光经第二玻片后输出第一偏振光,并与另一束第二偏振光一同射入合光件,并合光形成椭圆偏光后输出。
其中,较佳方案为:所述第二玻片为二分之一玻片,其光轴方向为45°。
其中,较佳方案为:所述分光组件和合光组件为双折射晶体或者具有镀膜的PBS组件。
其中,较佳方案为:所述第一光学组件为具有镀膜的PBS件,所述第一偏振光为P偏振光,第二偏振光为S偏振光,两束输入的P偏振光经PBS件后射入偏振态调节组件并输出两束S偏振光,两束S偏振光经薄膜滤波片滤波后射向反射镜,再通过反射镜反射并原路返回至薄膜滤波片后射入偏振态调节组件,再经PBS件改变其光路传输方向后射入合光组件进行合光,合光后形成椭圆偏光并经光输出组件输出。
其中,较佳方案为:所述偏振态调节组件包括45°法拉第旋转片和光轴方向为22.5°的第三玻片,入射的两束第一偏振光经45°法拉第旋转片旋转45°,再经第三玻片再次旋转45°以输出两束第二偏振光,出射的两束第二偏振光经第三玻片旋转45°后,再经45°法拉第旋转片回转45°以输出两束第二偏振光。
其中,较佳方案为:所述光输入组件包括用于光输入的输入端和用于光准直的第一准直镜,所述光输出组件包括用于光输出的输出端和用于光准直的第二准直镜。
其中,较佳方案为:所述第一准直镜和第二准直镜的曲率半径相同。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明通过设计一种窄带可调滤波器,通过改变光的偏振态使得光路在薄膜滤波片上原路返回,有效防止了由于薄膜滤波片的膜层厚度不均匀所造成的带宽增加,同时也降低了薄膜滤波片的镀膜要求,进一步地,通过设置光输入组件和光输出组件,使得入射光与出射光在不同传输组件中传输,有效降低了光能量损耗。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明中的一种窄带可调滤波器的结构示意图一;
图2是本发明中的分光组件和合光组件的结构示意图;
图3是本发明中的第一光学组件的结构示意图;
图4是本发明中的偏振态调节组件的结构示意图;
图5是本发明中的一种窄带可调滤波器的结构示意图二。
具体实施方式
现结合附图,对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示,本发明提供一种窄带可调滤波器的最佳实施例。
一种窄带可调滤波器,参考图1,所述窄带可调滤波器包括光输入组件10、分光组件20、用于改变光偏振态的第一光学组件30、用于调节光偏振态的偏振态调节组件40、薄膜滤波片50、反射镜60、合光组件70以及光输出组件80;
其中,入射光通过光输入组件10进入分光组件20分光成两束第一偏振光,两束第一偏振光经第一光学组件30后射入偏振态调节组件40并输出两束与第一偏振光偏振方向垂直的第二偏振光,两束第二偏振光经薄膜滤波片50滤波后射向反射镜60,再通过反射镜60反射并原路返回至薄膜滤波片50后射入偏振态调节组件40,再经第一光学组件30改变其光路传输方向后射入合光组件70进行合光,合光后形成椭圆偏光并经光输出组件80输出。
具体的,通过设置光输入组件与光输出组件,将入射光传输通道与出射光传输通道分开,以减小光传输过程中的能量损耗,进一步地,通过分光组件和合光组件进行分光和合光,且使得分光后的两束输入光的偏振态一样,即输出两束第一偏振光,且将两束偏振态一样的输出光合光成椭圆偏光,即将两束第二偏振光合光成椭圆偏光,以保证光的偏振态;进一步地,通过第一光学组件使得出射光与入射光的光路位置不同,以保证出射光正常进入光输出组件,以防止光原路返回至光输入组件并造成的光损耗;更进一步地,通过第一光学组件与偏振态调节组件的配合,使得两束输出光与两束输入光在薄膜滤波片上的路径位置一致,这样一来,薄膜滤波片上仅有两个位置将出现光斑,可有效减小由于薄膜滤波片镀膜厚度不均匀所造成的带宽增加量,甚至可以避免由薄膜滤波片镀膜厚度不均匀所造成的带宽增加。
进一步地,并参考图2,所述分光组件包括分光件21和设置在分光件21上的第一玻片22,所述入射光经分光件21分光成一束第一偏振光和一束第二偏振光,其中第二偏振光射入第一玻片22后输出第一偏振光,以输出两束第一偏振光;所述合光组件包括合光件71和设置在合光件71上的第二玻片72,出射的其中一束第二偏振光经第二玻片72后输出第一偏振光,并与另一束第二偏振光一同射入合光件71,并合光形成椭圆偏光后输出。
其中,本实施例提供所述分光组件和合光组件的两种方案。
方案一
所述分光组件和合光组件为双折射晶体,当一束光波投射到晶体界面上,一般会产生两束折射光束,这种现象称为双折射;由于晶体材料各向异性,这两束折射光线的夹角大小与光波的传播方向以及偏振状态有关,产生双折射现象的晶体叫做双折射晶体,在本实施例中,所述分光件将入射光分光成两束偏振角度为90度的第一偏振光以及第二偏振光。
方案二
所述分光组件和合光组件为偏振分光棱镜,即具有镀膜的PBS组件,偏振分光棱镜由两个与水平方向成45°的镀膜面组成,能把入射的非偏振光分成两束偏振方向垂直的线偏光(P偏光和S偏光);其中P偏光完全通过,而S偏光被镀膜面以45度角反射两次,最终出射方向与P偏光平行,但偏振方向相互垂直。
其中,所述第一玻片和第二玻片的光轴方向均为45°,所述入射光被分光件分光成第一偏振光和第二偏振光后,第二偏振光射入第一玻片后旋转90度,即偏振态改变形成第一偏振光,这样一来分光部就将入射光分光成了两束第一偏振光,过滤后返回的两束出射光均为第二偏振光,其中一束第二偏振光射入第二玻片后旋转90度,即偏振态改变行程第一偏振光,再同第二偏振光一同经过合光件合光成椭圆偏光。
进一步地,参考图3,所述第一光学组件30为具有镀膜的PBS件,其具体包括第一镀膜面31和第二镀膜面32,在本实施例中,所述第一偏振光为P偏振光,第二偏振光为S偏振光,两束输入的P偏振光射入第一光学组件30后,直接透射至变形棱镜,两束输出的S偏振光射入第一光学组件后,先经第一镀膜面31反射至第二镀膜面32,进而再次被第二镀膜面32反射至合光组件70,以合光成椭圆偏光输出。
具体的,PBS也称为偏振分光棱镜,偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光;其中P偏光完全通过,而S偏光以45度角被反射两次,出射方向与P光平行,偏振方向与P光垂直,在本实施例中,所述PBS件包括两个相对设置的PBS镜片,输出的两束S偏振光射入第一PBS镜31后,以与入射光方向成90度的方向射入第二PBS镜32,经第二PBS镜32再次发生90度反射,以与入射光方向成180度射出。
在本实施例中,利用可以使得P偏振光透射,S偏振光反射的第一光学组件,可以使得两束入射光线与两束出射光线的光路位置不同,以保证出射光准确射入合光组件和光输出组件,以完成合光并输出。
更进一步地,并参考图4,所述偏振态调节组件40包括45°法拉第旋转片41和光轴方向为22.5°的第三玻片42,入射的两束第一偏振光经45°法拉第旋转片41旋转45°,再经第三玻片42再次旋转45°以输出两束第二偏振光,出射的两束第二偏振光经第三玻片42旋转45°后,再经45°法拉第旋转片41回转45°以输出两束第二偏振光。
具体的,利用法拉第旋转片与第三玻片的结合,使得入射入该偏振态调节组件后的两束第一偏振光旋转90°以输出两束第二偏振光,并使得经该偏振态调节组件后出射的两束第二偏振光的偏振态不发生改变,依然输出第二偏振光,并配合第一光学组件的特性,实现整个光路中光的偏振态的控制。
进一步地,并参考图5,所述光输入组件10包括用于光输入的输入端11和用于光准直的第一准直镜12,所述光输出组件80包括用于光输出的输出端81和用于光准直的第二准直镜82。
其中,所述第一准直镜12和第二准直镜82的曲率半径相同。
具体地,所述输入光经输入端入射,经过第一准直镜12产生准直光,经过分光件分光,以形成偏振方向相互垂直的两束线偏振光,分别为第一偏振光和第二偏振光,其中第二偏振光经过光轴方向为45°的第一玻片后偏振态改变,以形成偏振方向相同的两束第一偏振光,两束第一偏振光经第一光学组件透射后再经过45°法拉第旋转片,产生偏振方向为45°的两束线偏光,后经过光轴方向为22.5°的第三波片,输出两束偏振方向相同的第二偏振光;两束第二偏振光透射经过薄膜滤光片进行滤波,再由100%反射镜使光路原路返回,并再次经过薄膜滤光片;此时,两束第二偏振光,再次经过光轴方向为22.5°的第三波片,产生偏振方向为45°的两束线偏光,后经过45°法拉第旋转片进行回转45°,其出射光仍然为两束第二偏振光;出射的两束第二偏振光再次经过第一光学组件,两束第二偏振光射入第一光学组件后会进行两次全反射并输出;其中一束第二偏振光经过光轴方向为45°的第二玻片输出第一偏振光,即此时出现两束偏振方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光;两束光同时经过合光件,输出椭圆偏光后经由与第一准直镜相同曲率半径的第二准直镜和输出端输出,以实现光路接收。
以上所述者,仅为本发明最佳实施例而已,并非用于限制本发明的范围,凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰,皆为本发明所涵盖。
Claims (10)
1.一种窄带可调滤波器,其特征在于:所述窄带可调滤波器包括光输入组件、分光组件、用于改变光传输方向的第一光学组件、用于调节光偏振态的偏振态调节组件、薄膜滤波片、反射镜、合光组件以及光输出组件;
其中,入射光通过光输入组件进入分光组件分光成两束第一偏振光,两束第一偏振光经第一光学组件后射入偏振态调节组件并输出两束与第一偏振光偏振方向垂直的第二偏振光,两束第二偏振光经薄膜滤波片滤波后射向反射镜,再通过反射镜反射并原路返回至薄膜滤波片后射入偏振态调节组件,再经第一光学组件改变其光路传输方向后射入合光组件进行合光,合光后形成椭圆偏光并经光输出组件输出。
2.根据权利要求1所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述分光组件包括分光件和设置在分光件上的第一玻片,所述入射光经分光件分光成偏振角度相互垂直的第一偏振光和第二偏振光,其中,第二偏振光射入第一玻片后输出第一偏振光,以输出两束第一偏振光。
3.根据权利要求2所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述第一玻片为二分之一玻片,其光轴方向为45°。
4.根据权利要求1所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述合光组件包括合光件和设置在合光件上的第二玻片,经第一光学组件出射的其中一束第二偏振光经第二玻片后输出第一偏振光,并与另一束第二偏振光一同射入合光件,并合光形成椭圆偏光后输出。
5.根据权利要求4所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述第二玻片为二分之一玻片,其光轴方向为45°。
6.根据权利要求1任一所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述分光组件和合光组件为双折射晶体或者具有镀膜的PBS组件。
7.根据权利要求1所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述第一光学组件为具有镀膜的PBS件,所述第一偏振光为P偏振光,第二偏振光为S偏振光,两束输入的P偏振光经PBS件后射入偏振态调节组件并输出两束S偏振光,两束S偏振光经薄膜滤波片滤波后射向反射镜,再通过反射镜反射并原路返回至薄膜滤波片后射入偏振态调节组件,再经PBS件改变其光路传输方向后射入合光组件进行合光,合光后形成椭圆偏光并经光输出组件输出。
8.根据权利要求1所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述偏振态调节组件包括45°法拉第旋转片和光轴方向为22.5°的第三玻片,入射的两束第一偏振光经45°法拉第旋转片旋转45°,再经第三玻片再次旋转45°以输出两束第二偏振光,出射的两束第二偏振光经第三玻片旋转45°后,再经45°法拉第旋转片回转45°以输出两束第二偏振光。
9.根据权利要求1所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述光输入组件包括用于光输入的输入端和用于光准直的第一准直镜,所述光输出组件包括用于光输出的输出端和用于光准直的第二准直镜。
10.根据权利要求9所述的窄带可调滤波器,其特征在于:所述第一准直镜和第二准直镜的曲率半径相同。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210122 |