CN114499681A - 一种可调谐光滤波器和光滤波方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提出了一种可调谐光滤波器和光滤波方法，可调谐光滤波器包括：沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜；光收发组件发射复色光信号经分光组件分解为至少两种波长的单色光信号，经光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号，经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；所述第二单色光信号经光斑变换组件进行第二次光斑变换，经分光组件，经光收发组件转换为第一电信号，并基于第一电信号实现光性能监控。

Description

一种可调谐光滤波器和光滤波方法

技术领域

本申请涉及光滤波器技术，尤其涉及一种可调谐光滤波器和光滤波方法。

背景技术

相关技术中，可调谐光滤波器本身不具有光性能监测的作用，为了实现光性能监测需要在可调谐光滤波器外设置光性能监测模块，所需要的体积较大、结构也比较复杂。

发明内容

本申请实施例期望提供一种可调谐光滤波器和光滤波方法。

第一方面，本申请实施例提供了一种可调谐光滤波器，包括：

沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜；

所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，变换为特定波长的第二单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

在一种实施方式中，所述光收发组件包括：

第一光纤，用于发射所述复合光信号；

第一光探测器，用于接收所述第四单色光信号，将所述第四单色光信号转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

在一种实施方式中，所述第四单色光信号包括非特定波长的单色光和特定波长的单色光；

所述光收发组件还发射所述第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述分光组件分解为特定波长的第五单色光信号和非特定波长的第五单色光信号；

所述特定波长的第五单色光信号和所述非特定波长的第五单色光信号分别经所述光斑变换组件进行第三次光斑变换，得到所述特定波长的第六单色光信号和所述非特定波长的第六单色光信号；所述第六单色光信号和所述第六单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，变换为所述特定波长的第七单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第七单色光信号经所述光斑变换组件进行第四次光斑变换，得到第八单色光信号，所述第八单色光信号经所述分光组件成为第二次滤波后的第九单色光信号，所述第九单色光信号经所述光收发组件转换为第二电信号，并基于所述第二电信号实现光性能监控。

在一种实施方式中，所述光收发组件还包括：第二光纤，与第三光纤相连接，用于接收所述第四单色光信号，并将所述第四单色光信号传输至所述第三光纤；所述第三光纤，用于接收并发射所述第四单色光信号；

对应地，所述第一光探测器，用于接收所述第二次滤波后的第九单色光信号，并将所述第九单色光信号转化为所述第二电信号，基于所述第二电信号实现光性能监控。

在一种实施方式中，所述分光组件包括沿所述第一光路依次设置的第一透镜和光栅，所述可调谐光滤波器还包括：设置在所述第一光路中所述光收发组件与所述分光组件之间的第一反射镜；

所述第一反射镜接收并反射所述光收发组件发射的复色光信号，得到反射后的复色光信号；所述反射后的复色光信号经所述第一透镜变换为第一平行光信号，所述第一平行光信号经所述光栅分解为至少两种波长的单色光信号；

所述第四单色光信号经所述第一反射镜反射，得到反射后的第四单色光信号；所述反射后的第四单色光信号经所述光收发组件转化为所述第一电信号，基于所述第一电信号实现光性能监控。

在一种实施方式中，所述光斑变换组件包括沿所述第一光路依次设置的第二透镜和第三透镜，

每一种波长的所述单色光信号经所述第二透镜进行聚焦，得到对应种波长的第一聚焦光信号；每一种波长的所述第一聚焦光信号经所述第三透镜变换为对应种波长的第一单色光信号；

所述第二单色光信号经所述第三透镜进行聚焦，得到第二聚焦光信号；所述第二聚焦光信号经所述第二透镜变换为所述第三单色光信号。

在一种实施方式中，所述光斑变换组件还包括：沿所述第一光路设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间的第二反射镜，

所述第二反射镜接收并反射每一种波长的所述第一聚焦光信号，得到对应种波长的反射后的第一聚焦光信号；每一种波长的反射后的所述第一聚焦光信号经所述第三透镜变换为对应种波长的第一单色光信号；

所述第二反射镜接收并反射所述第二聚焦光信号，得到反射后的所述第二聚焦光信号；反射后的所述第二聚焦光信号经所述第二透镜变换为所述第三单色光信号。

在一种实施方式中，所述第一单色光信号、所述第二单色光信号和所述第三单色光信号均为平行光信号。

在一种实施方式中，所述转角可调节的反射镜的转角通过微机电系统进行调节。

在一种实施方式中，所述第一光探测器包括以下之一：光电二极管、光敏二极管。

第二方面，本申请实施例提供了一种光滤波方法，应用于可调谐的光滤波器，所述可调谐光滤波器包括光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜，所述方法包括：

所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

在本申请实施例中，由于可调谐光滤波器中的光收发组件可以将第四单色光信号转换为第一电信号，且可以基于第一电信号实现光性能监控，并不需要外置光性能监测模块，所需要的体积较小、结构也比较简单。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。

图1为本申请实施例的一种可调谐光滤波器的结构组成示意图；

图2为本申请实施例的另一种可调谐光滤波器的组成结构框图；

图3a为本申请实施例的不具备光性能监控功能的单次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图；

图3b为本申请实施例的具备光性能监控功能的单次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图；

图3c为本申请实施例提供的不具备光性能监控功能的二次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图；

图3d本申请实施例提供的具备光性能监控功能的二次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所提供的实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。另外，以下所提供的实施例是用于实施本申请的部分实施例，而非提供实施本申请的全部实施例，在不冲突的情况下，本申请实施例记载的技术方案可以任意组合的方式实施。

需要说明的是，在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者装置不仅包括所明确记载的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为实施方法或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的方法或者装置中还存在另外的相关要素(例如方法中的步骤或者装置中的单元，例如的单元可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等)。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，U和/或W，可以表示：单独存在U，同时存在U和W，单独存在W这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括U、W、V中的至少一种，可以表示包括从U、W和V构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

可调谐光滤波器(Tunable Optical Filter，TOF)是现代智能光网络中的重要器件，它的研究和发展对灵活选择和动态监测光通道具有十分重要的意义。现有的可调谐光滤波器的技术方案存在结构复杂，成本高昂等问题。

基于上述技术问题，本申请实施例提供了一种可调谐光滤波器，如图1所示，所述可调谐光滤波器包括沿第一光路依次设置的光收发组件101、分光组件102、光斑变换组件103和转角可调节的反射镜104；所述光收发组件101发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件102分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件103进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜104反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述第二单色光信号经所述光斑变换组件103进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件102成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件101转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

这里，光收发组件101可以包括一个光纤和一个光探测器，也可以包括三个光纤和一个光探测器。可以理解的是，在可调谐光滤波器不具有光性能监控功能的情况下光收发组件101可以仅包含两个或4个光纤，而不包含光探测器。当然，光收发组件101还可以包括生成复色光信号的光源。光探测器可以是将光信号转化为电信号的器件，例如，光探测器可以是光电二极管或光敏二极管。

在一个示例中，复色光信号可以是宽波长范围的光信号。

在一种可能的实施方式中，分光组件102可以是由透镜和光栅组成的，透镜可以将接收的复合光信号变换为平行光信号，平行光信号经过光栅可以分解为不同角度出射的不同波长的单色光信号。这里，不同波长的三色光信号为平行光信号。

可以理解的是，光斑变换组件103的输入光信号和输出光信号均为平行光信号。光斑变换组件103可以是由两个透镜组成的组件。其中，一个透镜可以用于将输入光信号进行聚焦，然后再将聚焦后的光信号通过另一个透镜转化为平行光信号。

在一个示例中，每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件103进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号，可以是光斑变换组件103减小每一种波长的单色光信号的光斑大小尺寸，得到对应种波长的光斑尺寸变小的第一单色光信号。这里，第一单色光信号的光斑大小与控制转角可调节的反射镜104的控制要求相关。

在一些可能的实施方式中，在收发组件101的入射角不变的情况下，可以通过调节转角可调节的反射镜104的转角，使得转角可调节的反射镜104选择输出不同波长的单色光信号。即，转角可调节的反射镜104的转角和光收发单元101的入射角与选择输出的波长是对应的。这里，可以通过微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)来实现转角的调节控制，即，所述转角可调节的反射镜的转角通过微机电系统进行调节。

可以理解的是，第二次光斑变换的作用和第一次光斑变换的作用是相反的，第一次光斑变换的作用是减小光斑的尺寸大小，第二次光斑变换的作用是增大光斑的尺寸大小，增大后的光斑尺寸大小与复色光的光斑尺寸大小相同。

在一种实施方式中，第一次滤波后的第四单色光信号为完成一次滤波所得到的单色光信号。得到第一次滤波后的第四单色光信号的过程可以理解为从复色光信号中过滤(选择)出特定波长的第四单色光信号的过程。这里，第一次滤波后的第四单色光信号和复色光信号的光斑尺寸大小是相同的。

在一个示例中，光收发组件101不仅可以接收第四单色光信号，而且可以将接收的第四单色光信号转化为第一电信号。第一电信号可以是电流信号，也可以是电压信号。在光收发单元101包括能够将光信号转换为电流信号的器件(光电二极管)的情况下，的情况下，第一信号是电流信号。

在本申请实施例中，由于可调谐光滤波器中的光收发组件可以将第四单色光信号转换为第一电信号，且可以基于第一电信号实现光性能监控，并不需要外置光性能监测模块，所需要的体积较小、结构也比较简单。

本申请实施例提供了又一种可调谐光滤波器，所述可调谐光滤波器包括：沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜；所述光收发组件包括第一光纤和第一光探测器，

所述第一光纤发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述第一光探测器转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

在一种实施方式中，第一光探测器可以是一个PN结组成的半导体芯片，第一光探测器可以包括以下之一：光电二极管、光敏二极管。

在本申请实施例中，由于光收发组件包括第一光探测器，可以将第一次滤波后的第四单色光信号转化为第一电信号，如此，可以基于第一电信号实现光性能监控。

本申请实施例提供了还一种可调谐光滤波器，所述可调谐光滤波器包括：沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜；

所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号；

所述光收发组件接收并发射所述第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述分光组件分解为特定波长的第五单色光信号和非特定波长的第五单色光信号；

所述特定波长的第五单色光信号和所述非特定波长的第五单色光信号分别经所述光斑变换组件进行第三次光斑变换，得到所述特定波长的第六单色光信号和所述非特定波长的第六单色光信号；所述特定波长的第六单色光信号和所述非特定波长的第六单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出所述特定波长的第七单色光信号；

所述第七单色光信号经所述光斑变换组件进行第四次光斑变换，得到第八单色光信号，所述第八单色光信号经所述分光组件成为第二次滤波后的第九单色光信号，所述第九单色光信号经所述光收发组件转换为第二电信号，并基于所述第二电信号实现光性能监控。

可以理解的是，第四单色光信号不仅包含特定波长的单色光信号，还包含其它非特定波长的单色光信号。其中，非特定波长可以是以特定波长为中心的波长范围内除特定波长外的波长。

可以理解的是，第三次光斑变换的作用和第四次光斑变换的作用是相反的，第三次光斑变换的作用是减小光斑的尺寸大小，第四次光斑变换的作用是增大光斑的尺寸大小，使得增大后的光斑尺寸大小与复色光的光斑尺寸大小相同。

在一种实施方式中，第二次滤波后的第九单色光信号为完成二次滤波所得到的单色光信号。得到第二次滤波后的第九单色光信号的过程可以理解为从复色光信号中过滤(选择)出特定波长的第九单色光信号的过程。这里，第二次滤波后的第九单色光信号和复色光信号的光斑尺寸大小是相同的。

本申请实施例中，通过发射第一次滤波后的第四单色光信号，经分组件分解，经光斑变换组件进行第三次光斑变换，经转角可调节的反射镜反射，可以选择输出特定波长的第七单色光信号，特定波长的第七单色光信号经光斑变换组件进行第四次光斑变换、经分光组件，可以得到第二次滤波后的第九单色光信号，实现第二次滤波；通过光收发组件对第九单色光信号转换为第二电信号，基于第二电信号，可以实现光性能监控。

本申请实施例提供了再一种可调谐光滤波器，所述可调谐光滤波器包括：沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜；所述光收发组件包括第一光纤、第二光纤、第三光纤和第一光探测器；

所述第一光纤发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号；

所述第二光纤接收所述第四单色光信号，并将所述第四单色光信号传递给第三光纤，第三光纤发射所述第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述分光组件分解为特定波长的第五单色光信号和非特定波长的第五单色光信号；

所述特定波长的第五单色光信号和所述非特定波长的第五单色光信号分别经所述光斑变换组件进行第三次光斑变换，得到所述特定波长的第六单色光信号和所述非特定波长的第六单色光信号；所述特定波长的第六单色光信号和所述非特定波长的第六单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出所述特定波长的第七单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第七单色光信号经所述光斑变换组件进行第四次光斑变换，得到第八单色光信号，所述第八单色光信号经所述分光组件成为第二次滤波后的第九单色光信号，所述第九单色光信号经所述第一光探测器转换为第二电信号，并基于所述第二电信号实现光性能监控。

本申请实施例中，通过光收发组件包括的第二光纤和第三光纤，可以将第一次滤波后的第四单色光信号进行滤波，通过第一探测器得到第二次滤波后的第九单色光信号，并可以将第九单色光信号转化为第二电信号，如此，可以基于第二电信号实现光性能监控。

本申请实施例提供了另一种可调谐光滤波器，所述可调谐光滤波器包括：沿第一光路依次设置的光收发组件、第一反射镜、第一透镜、光栅、光斑变换组件和转角可调节的反射镜；

所述光收发组件发射复色光信号，所述第一反射镜接收并反射所述光收发组件发射的复色光信号，得到反射后的复色光信号；所述反射后的复色光信号经所述第一透镜变换为第一平行光信号，所述第一平行光信号经所述光栅分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述光栅成为第一光信号，第一光信号经第一透镜变换为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述第一反射镜反射，得到反射后的第四单色光信号；所述反射后的第四单色光信号经所述光收发组件转化为所述第一电信号，基于所述第一电信号实现光性能监控。

本申请实施例中，通过在光收发组件和分光组件的第一透镜之间设置第一反射镜，可以折叠光路，压缩光路空间，有利于减小可协调光滤波器的体积。

本申请实施例提供了其它一种可调谐光滤波器，所述可调谐光滤波器包括：

沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、第二透镜、第三透镜和转角可调节的反射镜；

所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述第二透镜进行聚焦，得到对应种波长的第一聚焦光信号；每一种波长的所述第一聚焦光信号经所述第三透镜变换为对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第二单色光信号经所述第三透镜进行聚焦，得到第二聚焦光信号；所述第二聚焦光信号经所述第二透镜变换为所述第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

本申请实施例中，通过第二透镜和第三透镜的共同实现光斑变换，减小每一种波长的所述单色光信号的光斑，将第二单色光信号的光斑增大，使得第三单色光信号的光斑大小与复色光的光斑大小一致。

本申请实施例提供了再一种可调谐光滤波器，所述可调谐光滤波器包括：

沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、第二透镜、第二反射镜、第三透镜和转角可调节的反射镜；

所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述第二透镜进行聚焦，得到对应种波长的第一聚焦光信号；所述第二反射镜接收并反射每一种波长的所述第一聚焦光信号，得到对应种波长的反射后的第一聚焦光信号；每一种波长的反射后的所述第一聚焦光信号经所述第三透镜变换为对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述转角可调节的反射镜反射的所述第二单色光信号经所述第三透镜进行聚焦，得到第二聚焦光信号；所述第二反射镜接收并反射所述第二聚焦光信号，得到反射后的所述第二聚焦光信号；反射后的所述第二聚焦光信号经所述第二透镜变换为所述第三单色光信号；所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

在一些实施方式中，第一单色光信号、所述第二单色光信号和所述第三单色光信号均为平行光信号。

在本申请实施例中，由于在沿第一光路的第二透镜和第三透镜之间设置第二反射镜，可以折叠光路，压缩光路空间，有利于减小可协调光滤波器的体积。

图2为本申请实施例提供的另一种可调谐光滤波器的组成结构框图，如图2所示，所述可调谐光滤波器包括：光收发单元201、反射镜202、透镜203、光栅204、透镜205、反射镜206、透镜207、MEMS的反射镜208；

所述光收发单元201用于宽波长范围光源的输入及滤波后的光信号接收；所述反射镜202用于光线反射及光路的折叠；所述透镜203是透明物质制成的光学元件，用于将光收发单元201输出及光栅204返回的发散光转换为平行光；所述光栅204是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，用于将输入的宽波长范围平行光分解为按不同衍射角出射的不同波长的平行光；所述透镜205与透镜203相同，用于将输入的各波长平行光聚焦于不同的位置；所述反射镜206和反射镜202相同，用于光线反射及光路的折叠；所述透镜207是透明物质制成的光学元件，和透镜205一起进行光斑变换，将聚焦光转换为平行光；MEMS的反射镜208用于将特定波长的衍射光反射回光路。

可调谐光滤波器的工作原理为：宽波长范围的光线由光收发单元201的第一光纤输出为发散光，经反射镜202转向，再经透镜203转换为平行光，该平行光入射至光栅204，各波长光线按不同衍射角出射，被透镜205聚焦，经反射镜206再次转向，再经过透镜207转换为平行光，入射到MEMS的反射镜208上；通过调谐MEMS的反射镜208的转角及光收发单元01的入射角，反射镜208将以一个微小的角度将特定波长的平行光返回到光路，该特定波长光线以近似原路返回的光路返回到光收发单元201，由第二光纤接收，进行信号光的一次滤波，实现可调谐滤波器功能。

将上述第二光纤更换为光探测芯片，控制MEMS的反射镜208快速转动，使光探测芯片快速接收所有波长的一次滤波信号并转换为电信号进行光谱积分，实现光性能监控功能；

第二光纤与第三光纤连接，第二光纤将接收的该特定波长光线传输至第三光纤，由第三光纤再次发射；

该特定波长光线经过如前近似的光路再次返回到光收发单元201，由第四光纤接收，进行光信号的二次滤波，实现可调谐滤波器功能；

将上述第四光纤更换为光探测芯片，MEMS的反射镜208快速转动，使光探测芯片快速接收所有波长的二次滤波信号并转换为电信号进行光谱积分，实现光性能监控功能。

上述通过光纤、透镜、光栅等光学件及MEMS、光探测芯片组合，实现了可调谐光滤波器、光性能监控功能，光路简单，功能实现多样。其中，双光纤或单光纤加光探测芯片收发单元可实现可调谐滤波器、光性能监控功能，如改为四光纤或三光纤加光探测芯片收发单元则实现二次滤波，使滤波光谱带宽更窄；通过双反射镜折叠光路，可压缩光路空间，使器件体积更小；光性能监控结构将光探测芯片直接集成到滤波器光路内，实现了光性能监控模块的小型化，结构简单可靠。

图3a为本申请实施例提供的不具备光性能监控功能的单次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图，如图3a所示，所述光收发单元包括2根上下紧密排列的光纤301a和光纤302a；其中，光纤301a为第一次发射光纤；光纤302a为第一次滤波接收光纤。

图3b为本申请实施例提供的具备光性能监控功能的单次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图，如图3b所示，所述光收发单元包括光纤301b和光探测芯片302b；

图3c为本申请实施例提供的不具备光性能监控功能的二次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图，如图3c所示，所述光收发单元包括4根呈菱形紧密排列的光纤301c、302c、303c和304c；其中，光纤301c为第一次发射光纤；光纤302c为第一次滤波接收光纤；光纤303c为第二次发射光纤；光纤304c为第二次滤波接收光纤。

图3d为本申请实施例提供的具备光性能监控功能的二次滤波的可谐调光滤波器中收发单元的组成结构示意图，如图3d所示，所述光收发单元包括光纤301d、光纤302d、光纤303d和光探测芯片304d；其中，光纤301d为第一次发射光纤；光纤302d为第一次滤波接收光纤；光纤303d为第二次发射光纤；光探测芯片304d为光电转化芯片。

在本申请实施例中，可谐调光滤波器包括：光收发单元、第一反射镜、第一透镜、光栅、第二透镜、第二反射镜、第三透镜、MEMS的反射镜，其中，光收发单元包括：第一次发射光纤、第一次滤波接收光纤、第二次发射光纤、第二次滤波接收光纤(或光探测芯片)。

本申请实施例中，宽波长范围的光线由第一发射光纤输出为发散光，经第一反射镜转向，再经第一透镜转换为平行光，该平行光入射至光栅，各波长光线按不同衍射角出射，被第二透镜聚焦，经第二反射镜再次转向，再经过第三透镜转换为平行光，入射到MEMS的反射镜上。通过调谐微MEMS的反射镜转角及光收发单元的入射角，反射镜将以一个微小的角度将特定波长的平行光返回到光路，该特定波长光线以近似原路返回的光路返回到光收发单元，由第一滤波接收光纤接收，实现信号光的一次可调谐滤波。

本申请实施例中，第一次发射光纤和第一次滤波接收光纤彼此上下紧密排列，间距即为光纤直径，一般约为125um(微米)，黑色部分为纤芯，纤芯直径一般约为8至10um。第一次发射光纤将宽波长信号光发射至如图2所示的光路，再经MEMS的反射镜以特定角度选择特定波长以近似原路返回，由第一次滤波接收光纤接收，因光纤间距很小，来回光路的滤波中心波长变化很小，几乎不影响插损及带宽，实现了信号光的单次可调谐滤波。

本申请实施例中，第一次发射光纤、光探测芯片彼此上下紧密排列，间距即为光纤直径，一般约为125um。光探测芯片黑色部分为感光面，长宽均为约50um。第一次发射光纤将宽波长信号光发射至如图2所示的光路，再经MEMS的反射镜以特定角度选择特定波长以近似原路返回，由光探测芯片接收，因间距很小，来回光路的滤波中心波长变化很小，几乎不影响插损及带宽。光探测芯片将光信号的单次可调谐滤波转换为电信号。控制MEMS的反射镜快速转动，光探测芯片进行光谱积分，实现光性能监控功能；

本申请实施例中，第一次发射光纤、第一次滤波接收光纤、第二次发射光纤、第二次滤波接收光纤彼此呈菱形紧密排列，间距即为光纤直径，一般约为125um，黑色部分为纤芯，纤芯直径一般约为8至10um。第一次发射光纤将宽波长信号光发射至如图2所示的光路，再经MEMS的反射镜以特定角度选择特定波长以近似原路返回，由第一次滤波接收光纤接收，因光纤间距很小，来回光路的滤波中心波长变化很小，几乎不影响插损及带宽。第一次滤波接收光纤和第二次发射光纤相连接，第二次发射光纤将接收的一次滤波信号再次发射，以如前近似光路来回，最后由第二次滤波接收光纤接收，实现信号光的二次可调谐滤波。

本申请实施例中，第一次发射光纤、第一次滤波接收光纤、第二次发射光纤、光探测芯片彼此呈菱形紧密排列，间距即为光纤直径，一般约为125um。光探测芯片黑色部分为感光面，长宽均为约50um。第一次发射光纤将宽波长信号光发射至如图2所示的光路，再经MEMS的反射镜以特定角度选择特定波长以近似原路返回，由第一次滤波接收光纤接收，因光纤间距很小，来回光路的滤波中心波长变化很小，几乎不影响插损及带宽。第一次滤波接收光纤和第二次发射光纤相连接，第二次发射光纤将接收的一次滤波信号再次发射，以如前近似光路来回，最后由光探测芯片接收，将光信号的二次可调谐滤波转换为电信号。控制MEMS的反射镜快速转动，光探测芯片进行光谱积分，实现光性能监控功能。

在上述实施例的基础上，本申请实施例提供了一种光滤波方法，应用于可调谐光滤波器，所述可调谐光滤波器包括光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜，所述方法包括：所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。

本申请所提供的各实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的实施方式，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

Claims (11)

1.一种可调谐光滤波器，其特征在于，包括：

沿第一光路依次设置的光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜；

所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

2.根据权利要求1所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述光收发组件包括：第一光纤，用于发射所述复合光信号；第一光探测器，用于接收所述第四单色光信号，将所述第四单色光信号转换为所述第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

3.根据权利要求2所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述光收发组件还发射所述第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述分光组件分解为特定波长的第五单色光信号和非特定波长的第五单色光信号；

所述特定波长的第五单色光信号和所述非特定波长的第五单色光信号分别经所述光斑变换组件进行第三次光斑变换，得到所述特定波长的第六单色光信号和所述非特定波长的第六单色光信号；所述特定波长的第六单色光信号和所述非特定波长的第六单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出所述特定波长的第七单色光信号；

所述第七单色光信号经所述光斑变换组件进行第四次光斑变换，得到第八单色光信号，所述第八单色光信号经所述分光组件成为第二次滤波后的第九单色光信号，所述第九单色光信号经所述光收发组件转换为第二电信号，并基于所述第二电信号实现光性能监控。

4.根据权利要求3所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述光收发组件还包括：第二光纤，与第三光纤相连接，用于接收所述第四单色光信号，并将所述第四单色光信号传输至所述第三光纤；

所述第三光纤，用于接收并发射所述第四单色光信号；

对应地，所述第一光探测器，用于接收所述第二次滤波后的第九单色光信号，并将所述第九单色光信号转化为所述第二电信号，基于所述第二电信号实现光性能监控。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述分光组件包括沿所述第一光路依次设置的第一透镜和光栅，所述可调谐光滤波器还包括：设置在所述第一光路中所述光收发组件与所述第一透镜之间的第一反射镜；

所述第一反射镜接收并反射所述光收发组件发射的复色光信号，得到反射后的复色光信号；所述反射后的复色光信号经所述第一透镜变换为第一平行光信号，所述第一平行光信号经所述光栅分解为至少两种波长的单色光信号；

所述第四单色光信号经所述第一反射镜反射，得到反射后的第四单色光信号；所述反射后的第四单色光信号经所述光收发组件转化为所述第一电信号，基于所述第一电信号实现光性能监控。

6.根据权利要求1至4任一项所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述光斑变换组件包括沿所述第一光路依次设置的第二透镜和第三透镜，

每一种波长的所述单色光信号经所述第二透镜进行聚焦，得到对应种波长的第一聚焦光信号；每一种波长的所述第一聚焦光信号经所述第三透镜变换为对应种波长的第一单色光信号；

所述第二单色光信号经所述第三透镜进行聚焦，得到第二聚焦光信号；所述第二聚焦光信号经所述第二透镜变换为所述第三单色光信号。

7.根据权利要求6所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述光斑变换组件还包括：沿所述第一光路设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间的第二反射镜，

所述第二反射镜接收并反射每一种波长的所述第一聚焦光信号，得到对应种波长的反射后的第一聚焦光信号；每一种波长的反射后的所述第一聚焦光信号经所述第三透镜变换为对应种波长的第一单色光信号；

所述第二反射镜接收并反射所述第二聚焦光信号，得到反射后的所述第二聚焦光信号；反射后的所述第二聚焦光信号经所述第二透镜变换为所述第三单色光信号。

8.根据权利要求1至4任一项所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述第一单色光信号、所述第二单色光信号和所述第三单色光信号均为平行光信号。

9.根据权利要求1至4任一项所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述转角可调节的反射镜的转角通过机电系统进行调节。

10.根据权利要求1至4任一项所述的可调谐光滤波器，其特征在于，所述第一光探测器包括以下之一：光电二极管、光敏二极管。

11.一种光滤波方法，其特征在于，应用于可调谐的光滤波器，所述可调谐光滤波器包括光收发组件、分光组件、光斑变换组件和转角可调节的反射镜，所述方法包括：

所述光收发组件发射复色光信号，所述复色光信号经所述分光组件分解为至少两种波长的单色光信号；

每一种波长的所述单色光信号经所述光斑变换组件进行第一次光斑变换，得到对应种波长的第一单色光信号；至少两种波长的所述第一单色光信号经所述转角可调节的反射镜反射，选择输出特定波长的第二单色光信号；

所述第二单色光信号经所述光斑变换组件进行第二次光斑变换，得到第三单色光信号，所述第三单色光信号经所述分光组件成为第一次滤波后的第四单色光信号，所述第四单色光信号经所述光收发组件转换为第一电信号，并基于所述第一电信号实现光性能监控。

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