CN1246925A - 多路干涉滤光器 - Google Patents

多路干涉滤光器 Download PDF

Info

Publication number
CN1246925A
CN1246925A CN97191575A CN97191575A CN1246925A CN 1246925 A CN1246925 A CN 1246925A CN 97191575 A CN97191575 A CN 97191575A CN 97191575 A CN97191575 A CN 97191575A CN 1246925 A CN1246925 A CN 1246925A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
light path
light filter
different
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN97191575A
Other languages
English (en)
Inventor
V·A·巴加瓦特拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN1246925A publication Critical patent/CN1246925A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29358—Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G02B6/2937—In line lens-filtering-lens devices, i.e. elements arranged along a line and mountable in a cylindrical package for compactness, e.g. 3- port device with GRIN lenses sandwiching a single filter operating at normal incidence in a tubular package

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Abstract

一种对所选波长进行滤波的干涉滤光器(10、30、50、70、90、110、130、150或190),其方法是将输入光束分成具有不同光程长的两条或多条中间光束,并将该中间光束重新组合为由中间光束之间的干涉修改的输出光束。一个光程长差发生器(20、40、60、80、100、120、140、160或200)通过改变其光程的物理长度或传送介质的折射率改变中间光束的光程长。一个典型实施例(10)的光程长差发生器(20)包括隔板(20),它划分为具有不同折射率的固态光学部件(22和24)以改变中间光束的光程长。另一种光程长差发生器(140)由具有部分反射面(144)的堆栈组成,它们沿着光束传播方向隔开至少一个标称波长,以改变中间光束之间的物理光程长。

Description

多路干涉滤光器
技术领域
本发明涉及利用干涉机理滤除所选光波长的光学器件。
技术背景
干涉滤光器利用组合的建设性和破坏性干涉形成滤光器响应。经历建设性干涉的波长通过滤光器，经历破坏性干涉的波长被阻塞。通过重叠同一波束的不同相移部分产生干涉。实例包括Fabry-Perot校准器、介质滤光器和光纤布拉格光栅。
Fabry-Perot校准器采用成对部分相向的反射表面，在反射光束部分之间产生多重干涉。然而，滤光器响应受到了限制。典型的是正弦响应曲线。精确对准反射表面的要求使制造变得复杂。
介质滤光器和光纤布拉格光栅具有交替的高、低折射率层，产生一连串局部反射，反射由各层之间的间隔所偏移。一般，各个层间隔过滤光束的四分之一波长，难以被组装的介质滤光器所保持。常规制造的介质滤光器局限于散装光学元件，它通常比相当的集成光学元件更昂贵。
光纤布拉格光栅的折射率变化极低(例如.0001)，故需要大量的层衰减不想要的波长。交替层通过将光敏材料暴露于驻波而制成。这样就使材料的选择局限于光敏材料。
Mahapatra等人的第4715027号美国专利披露了一种多路复用器/多路分离器，它也可作为滤光器。一种梯形光栅具有排列成楼梯状的反射表面，以等间隔频率将光反射回光源。尽管该滤光器可以制成一种集成光学元件，但其响应仍受到限制。故该滤光器必须依次级联成，类似于游标，使响应更为精确细致。
发明概述
本发明通过将输入光束分为两束或多束具有不同光程长的中间光束，并通过将该中间光束重新组合成一条输出光束(因中间光束之间的干涉，该输出光束与输入光束有异)，也可滤除所选的光波长。通过修改中间光束各个光程的物理长度或其传输媒体的折射率，可以改变中间光束的光程长。
本发明的多路滤光器包括输入和输出光路以及光程长差发生器。可以用一或多个调焦光学部件将光程长差发生器耦合到输入和输出光路。例如，输入和输出光路可以连同一对调焦光学部件和作为光程长差发生器的隔板与光轴对准。第一调焦光学部件校准从输入光路出射的扩散输入光束。隔板具有两个或多个中间光路，它将校准光束划分为具有不同光程长的相应数量的中间光束。第二调焦光学部件在输出光路的焦点上将中间光束会聚和重新组合。
本多路滤光器的另一种构造包括与光轴偏离的相邻输入和输出光路。单个调焦光学部件与隔板和反射光学部件结合，共同校准来自输入光路的输入光束并将返回的中间光束聚集到输出光路。采用附加反射光学部件后，中间光束两次通过隔板，由此使其光程长差加大一倍。此外，反射光学部件也可以弯曲成形起调焦光学部件的作用。来自输入光路的分叉光束在经由中间光路的返回路程上被反射作为会聚光束到达输出光路。
隔板的中间光路可以在数量、材料、横向面积以及纵向长度上改变，以达到所需的光谱响应。通过改变形成中间光路之材料的折射率以及改变其长度或改变这两者，在中间光束之间产生光程长差。中间光路的横向面积控制中间光束的相对能量，不同中间光路的数量控制可以有助于所需光谱响应的中间光束的数量。一般，中间光路的数量类似于常规干涉模式中分裂的数量。
替代隔板，可以用一种反射堆在中间光束之间产生光程长差。反射堆的每一层具有一反射涂层，将入射到堆的总的光的一部分反射。部分反射提供多条中间光路，它们呈空间交叠但通过至少一个波长的不同的光程长分离中间光束。可以控制每层的数量、材料、局部反射率以及纵向长度以调节光谱响应。
本滤光器可以由散装光学部件、集成光学部件或各种混合光学部件实施。例如，可以用平面工艺构成所有部件。然而，较佳地用各别取向的部件更精确地反射与其它部件平行的光。本滤光器也可以配合于单根光纤内。熔接两个调焦光学部件和用作光程长差发生器的分隔体以连接光纤的两端。
可以组合光纤分隔体或其它部件内的材料，用外部控制条件诸如温度、压力或电场或磁场呈现不同的折射率特性。可以利用不同中间光路之间受控折射率差变化调节滤光器对所选波长的响应。
附图简述
图1是本发明的多路干涉滤光器的光学示意图，它采用两部分间隔块，在轴向对准的输入与输出光纤之间产生光程长之差。
图2是本发明滤光器典型的光谱响应曲线图，作为一个波长范围内传输强度的度量。
图3是采用另一种间隔块的类似干涉滤光器的光学示意图。
图4是采用另一种具有两个同心元件的间隔块的类似多路干涉滤光器的光学示意图。
图5是本发明多路干涉滤光器的一个光学示意图，它具有相邻的输入和输出光纤，在光学上通过另一种间隔块和反射光学元件连接。
图6是一个类似干涉滤光器的光学示意图，其中，另一种间隔块包括附加的元件提供更复杂的光谱响应。
图7是类似于图2所示的曲线图，但示出了由附加间隔块元件提供的更复杂的光谱响应。
图8是一个类似干涉滤光器的光学示意图，它采用另一种间隔块提供复杂的光谱响应。
图9是本发明的多路干涉滤光器的光学示意图，其中将反射堆用作光程长差发生器。
图10是结合了本发明的多路干涉滤光器的光纤横截面图，该滤光器由两个GRIN(梯度折射率)透镜以及产生光程长差的间隔形成。
图11是沿图10中穿经间隔的线11-11的剖面图，它表示提供不同长度光路的两个不同的光学段。
图12是另一种间隔的类似剖面图，它由两电极包围用以调节滤光器的光谱响应。
图13是熔化到多模光纤、具有高斯指数分布的单模光纤的横截面图。
图14是相同两根光纤的横截面图，其多模光纤分裂成适合用作GRIN光纤棒透镜的长度。
图15是类似于图4-图6所示滤光器的一种干涉滤光器的光学示意图，其反射面成型为具有调焦光学元件的功能。
详细描述
图1表示由散装光学部件实施的作为一个多路滤光器10的本发明的一个实施例。所示滤光器10具有单模输入和输出光纤12和14(输入和输出光路)，在光学上由两个透镜16和18(调焦光学部件)以及作为光程长差发生器的隔板20耦合。第一透镜16将来自输入光纤12的扩散输入光束改变为准直的光束以法向入射撞击隔板20。
隔板20划分为两种不同的光学元件22和24(中间光路)，平行延伸到准直光束的不同横截面。元件22由具有第一折射率“n1”的材料制成，元件24由具有第二折射率“n2”的材料制成。隔板20的两个元件22和24将准直光束划分为平行中间波束，后者具有不同的光程长并由下列等式确定：
(1)ΔOPL＝L(n1-n2)
其中，“ΔOPL”为两个中间光束的光程长差，L为沿传播方向的隔板的纵向长度。
第二透镜18将两个中间光束会聚和重组至位于输出光纤14内端的焦点，该输出光纤14沿着与输入光纤12共有的光轴26设置。重组时，在波长“λ”处周期性产生建设性干涉，波长“λ”为光程长差“ΔOPL”的整数倍“M”。数学上表示为：
(2)ΔOPL＝Mλ
图2示出滤光器10的典型光谱响应曲线。假设进入滤光器10的光束的原始光谱功率分布均等地遍及被测波长范围。响应曲线28反映光束离开滤光器10时光谱功率的分布，它具有循环形式，其峰值强度位于受到波束之间最大建设性干涉的波长处，即为光程长差整数倍的波长处。所有其它波长都经受不同程度的破坏性干涉。较佳范围的倍数“M”为20至150之间。
图3所示的另一多路滤光器30包括相同的输入和输出光纤32和34，以及透镜36和38，但有不同的隔板40。隔板40由基础件42和延伸件44制成，它沿横向区别于隔板40。假设基础件42是均匀的，影响光程长差的唯一尺寸是延伸件44的尺寸“L”。等式(1)仍然适用。然而，将折射率“n1”取作1，根据延伸件44的材料确定折射率“n2”。
图4表示具有相同输入和输出光纤52和54以及透镜56和58的另一滤光器50。连光谱响应也相同。然而，由拥有不同横向区域小孔66的两个同心部件62和64制成的隔板60产生光程长差。圆柱形部件62由环形部件64包围。每个部件62和64由不同的材料制成，其中之一甚至可以是空气，但两个部件都拥有共同的长度“L”。
通过调节两个部件62和64的横向区域，可以控制发射和非发射波长的各个强度差异。通过改变两个部件62和64有效半径“r1”和“r2”的相对尺寸调节各个区域。例如，通过使入射准直光束的各个亮度区域与两个部件62和64所发射的平衡光谱功率相关联，可以使差异达到最大。两个部件62和64的同心形状简化了光束内的功率分配，它具有放射状对称功率分配。
图5所示的多路滤光器70有几方面不同。输入和输出光纤72和74相互靠近设置在单透镜76的同一侧，但位于光轴68的相对两侧(即分叉设置)。输入光纤72发出分叉光束，它由单透镜76准直。反射光学部件78回射通过隔板80后的准直光束。当其回射时，准直光束重新由单透镜76会聚到输出光纤74的焦点上。为了使耦合效率达到最大，输入和输出光纤72和74可以向光轴68倾斜，与光轴68和反射光学部件78之间的交叉点纵向对直。
反射光学部件78可以形成为单独的镜子，或隔板80远侧表面上的反射表层。隔板80的部件82和84同心但长度“L1”和“L2”以及材料组分(即n1和n2)不同。所产生的说明反射的光程差“ΔOPL”可以如下表示：
(3)ΔOPL＝2L1(n1-1)-2L2(n2-1)
不管所有这些变化，类似于图2的光谱响应仍可能具有受半径“r1”和“r2”影响的差异。其它形状和尺寸的隔板部件82和84也可以用以产生所需的光程长差。
通过将反射光学部件成型为球形，将回射路线上由输入光纤72发散的光反射到输出光纤74上可以免去单透镜76。隔板部件82和84将沿着半径线路重新成型，以划分分叉光束和会聚光束部分。
图6表示一种多路滤光器90，它包括类似配置的输入和输出光纤92和94，连同单透镜96和反射部件98，联合隔板100用以将回射路线上由输入光纤92发射的光回射到输出光纤94。隔板100由多个环形部件102，104，106和108区分，它们的长度从“L1”变化到“Ln”，半径从“r1”变化到“rn”。环形部件102，104，106和108的各个指数“n1”至“nn”可以相同或不同。如相同，通过相同组合的材料(例如玻璃和空气)但不同的比例改变相应中间光路的光程长，以呈现不同的有效折射率。
其结果是组合附加中间光束而形成的更复杂的干涉图形，该附加中间光束具有由隔板100的环形部件102，104，106和108相对改变的各个光程长。图7示出在波长范围上所发射强度的一个典型的光谱响应曲线88。这里，与图2所示响应曲线相比，峰值亮度更窄，间隔更宽。通过相对调节环形部件102，104，106和108的长度“L1”至“Ln”，指数“n1”至“nn”，或半径“r1”至“rn”，可以实现对响应曲线88形状的进一步控制。长度“L1”至“Ln”或指数“n1”至“nn”的变化影响中间光束的光程长，半径“r1”至“rn”的变化影响其相对功率。
通过具有图1-6所示所有5个前述滤光器的各个光程长差发生器的中间光路具有相等的实际光程长，但有效折射率不同。隔板20和60形成由不同材料区分的相等长度的中间光路。隔板30，70和90形成由不同组合材料区分的相等长度的中间光路，包括仅仅改变比例的组合。材料本身的组分甚至物理状态诸如玻璃和空气也可以不同。
图8所示的多路滤光器110在许多方面与多路滤光器90相同，它包括输入和输出光纤112和114、单透镜116、反射部件118和隔板120。而且，与多路滤光器90相同，隔板120由多个环形部件122、124、126和128组成，其长度从“L1”变化至“Ln”，其半径从“r1”变化至“rn”。环形部件122、124、126和128的各个指数“n1”至“nn”可以相同或不同。
然而，与前面所有的实施例相反，环形部件122、124、126和128的相对位置连同其共用反射部件118也因其长度“L1”至“Ln”之差改变了中间光束的实际光程长。例如，环形部件122与128之间的光程长差可以表示如下：
(4)ΔOPL＝2(L1n1-Lnnn)
为了适应不同长度的环形部件122、124、126和128，反射部件118呈阶梯状。最容易实现的方法就是将反射涂层加到环形部件122、124、126和128的端面。如果改用平面镜，中间光束的实际光程长等同于图6的实施例。
与图5和图6的实施例相似，通过使反射部件118再成型可以免去单透镜116。然而，取代将反射部件118成型为连续曲面的方法，最好使反射部件118的环形阶梯单独弯曲提供类似的聚焦功能。环形部件122、124、126和128将沿着放射状线路逐渐变细至最初的焦点。
在前述各个实施例的任一实施例中，可以用衍射光学部件或刻在隔板上的均匀衍射图形替代单透镜。如果刻在反射面上，中间光路将沿着焦线成形。
象前述所有实施例那样，图9所示实施例是具有输入和输出光纤32和134连同透镜136或其等同物的一种多路滤光器130。然而，光程长差发生器是替代隔板的反射堆140。反射堆制成于由局部反射表面144所分隔的层142中。尽管长度“L”和指数“n”可以在各层142之间改变，但每层142具有恒定的长度“L”和恒定的指数“n”，提供更复杂的光谱响应。
局部反射面144的反射率与需要建立所需光谱响应的层142的层数有关。例如，如果需要20层142，则使每个反射面144反射总光谱功率的约百分之五。层142的层数与通过前述实施例的隔板的中间光路数相似，每个层142的反射率与中间光路的横向面积有关。然而，中间光束可以由每个局部反射表面144的少量不同区域分离。
换句话说，在进入和退出反射堆140时，中间光束实际上可以占据相同的空间，例如整个孔径“A”。然而，其各个光程长由沿着光轴146对应于几倍长度“L”的不同实际长度所区别。由此，通过下式给出来自相邻层142的两个中间光束之间的光程长差等式：
(5)ΔOPL＝2Ln
中间光束将由至少一个波长的传播光束的光程长差“ΔOPL”分离。对于20至30微米范围的平均厚度，间隔最好至少为10微米。反射面144可以由加到有限横向区域的局部反射涂层、全反射涂层(例如金属点)或具有大的折射率差的相邻材料层制成。将用至少为百分之一的折射率差限制完全反射所有传播光束所需的层数，但最好用百分之十或更高比例的折射率差构成实际的光谱响应。最好采用100层以下。
在本申请人1996年2月23日提交的、题为“多重反射多路复用器和多路信号分离器”的第60/012,170号美国专利申请中包含了有关同类反射堆构成和制造的附加细节。该申请在此结合作参考。
尽管所有上述实施例是按散装光学部件描述的，但相同的实施例也可以用集成或混合光学部件实施。例如，输入和输出光纤可以在基片上形成为波导，该基片还包括一个或多个聚焦和反射光学部件以及光程长差发生器。作为混合设计，输入和输出光纤以及一个或多个聚焦光学部件可以在第一基片上形成，光程长差发生器可以在第二基片上形成。另外，第一基片也可以结合光程长差发生器，反射部件可以分别由安装在第一基片一个壁上的散装光学部件，或由相同壁上的反射涂层形成。聚焦光学部件也可以是曲面反射光学部件，它分立形成或作为同一个集成器件的一部分。
角容差必须严加控制，以确保输入与输出光路之间的正确聚焦。然而，更大容差与横向和纵向尺寸无关。例如，隔板的横向位置影响光在中间光束之间的分配，但少量偏差对光谱响应仅仅是有限的影响。同样，长度尺寸“L”可以测得如0.25mm那样大，故微米范围的如此小偏差影响有限。
本发明也可以形成单模光纤的一部分，如图10和11所示。多路干涉滤光器150形成于单模光纤的相邻端部152与154之间。GRIN(梯度折射率)纤棒透镜156和158和作为光程长差发生器的中心分隔段160被熔接于相邻两端152与154之间。
沿着光传播的一个方向，GRIN透镜156准直从光纤端部152出射的光。分隔段160被划分为两个轴向段162和164(中间光路)，延伸于GRIN透镜156与158之间。每个段由不同的材料制成，并至少在准备使用的波长范围包括不同的折射率“n1”和“n2”。外套166可以用来封装两个分隔段162和164，故各个材料可以为不同的状态，包括固态和液态或固态和气态。光敏(例如GeO2-SiO2)或电-光(例如液晶)材料也可采用。
同前述实施例中的10、30、50和70一样，两个分隔段162和164将准直光划分为具有不同光程长的两个中间光束。GRIN透镜158将两个中间光束重新组合到单模光纤端部154的焦点上。在光纤端部154内的组合光束之间所形成的干涉产生类似于图2所示的光谱响应。可以用占据不同量小孔区域的附加段提供更为复杂的响应。
采用其折射率随温度、压力或电场或磁场而改变的一种或多种材料即可完成调节。例如，图12表示另一种分隔段170的截面，它具有两个同心段172和174以及部分由金属电极178和180包围的外套176。
内部段172由玻璃制成，外部段174由一种聚合物制成，后者的折射率随温度而变化。用电极改变聚合物的温度可以改变段172与174之间的光程长差，由此改变滤光器的光谱响应。
图13和14表示如何制作GRIN纤棒透镜182。将一段(约10cm至20cm)梯度折射率光纤184熔接到单模光纤186。该梯度折射率光纤184的折射率根据高斯分布呈放射状变化。梯度折射率光纤184沿着线188从机械上被劈开一个长度“LG”，它等于沿着光轴重调焦距至点光源的整个周期的四分之一。在规定长度准直来自点光源(即单模光纤端部)的光。从“Journal of LightwaveTechnology”1987年第LT-5期第1156至1164页上由W.L.Emkey和C.A.Jack发表的，题为“梯度折射率光纤透镜的分析和评估”一文中可以找到有关GRIN纤棒透镜的进一步信息。该文在此结合作为参考。
图15表示本发明多路光纤的另一个实施例190，它用不同的方式完成聚焦功能。与图5和图6所示实施例的70和90相似，反射面198耦合分叉在光轴196两侧的相邻输入和输出光纤192和194。然而，该反射面198是弯曲的(在批量生产中较佳地为球形)，也提供聚焦功能。从输入光纤192出射的分叉光束基本上由会聚通路上的反射面198回射至输出光纤194。
沿着光轴196支承反射面198的分隔段200由具有不同折射率的对称(或同心)光学部件202和204组成。光学部件202和204形成等长中间光路连接输入和输出光纤192和194的部分，会聚到反射面198的焦点206。不同折射率的光学部件202和204改变中间光路的光程长，产生干涉图形改变重新组合的光束到达输出光纤194的光谱功率分布。
通过如图8所示沿着光轴偏移但导向到公共焦点的多个各别反射体可以完成相同的聚焦功能。除了或作为替换折射率差，该偏差将在中间光路之间产生实际的光程长差。
体现在各个实施例中的本发明可以适用于波长范围很宽(例如1200nm-1700nm)的多种滤波应用，包括通信和测量技术领域。一种类似应用是结合光学放大器放大由本滤光器隔离的特定波长。

Claims (43)

1.一种多路干涉滤光器，其特征在于包括：
传送输入光束的输入光路；
传送输出光束的输出光路；
具有多条中间光路的光程长差发生器，所述中间光路沿着光束传播方向延伸，呈现不同的有效折射率，并通过不同的光程长传送输入光束的分离部分；
将分离光束部分重新组合成输出光束的调焦光学部件，作为分离光束部分之间的干涉结果，输出光束光谱功率分布相对输入光束而修改；
所述光程长差发生器和所述调焦光学部件与共用基准光轴对准；所述中间光路被设置成在基准光轴的相对侧提供对称分布的折射率。
2.如权利要求1所述的滤光器，其特征在于所述中间光路为同心，用以传送径向对称的输入光束部分。
3.如权利要求1所述的滤光器，其特征在于所述中间光路具有相等物理长度并由具有不同折射率的多种固态光学材料制成，以通过不同的光程长传送输入光束的分离部分。
4.如权利要求1所述的滤光器，其特征在于所述中间光路具有相等物理长度，并按不同比例组合相同材料而制成，以呈现不同的有效折射率。
5.如权利要求4所述的滤光器，其特征在于每一种组合的材料呈现不同的物理状态。
6.如权利要求1所述的滤光器，其特征在于反射面沿着所述中间光路形成，以反射分离光束部分经中间光路返回，由此使分离光束部分之间的光程长差加倍。
7.如权利要求1所述的滤光器，其特征在于所述调焦光学部件为沿着所述中间光路形成的反射面，以反射分离光束部分经中间光路返回。
8.如权利要求7所述的滤光器，其特征在于所述中间光路会聚到所述反射面的焦点。
9.如权利要求1所述的滤光器，其特征在于所述调焦光学部件和所述光程长差发生器在沿着光纤长度方向的部分内形成。
10.如权利要求9所述的滤光器，其特征在于所述调焦光学部件是沿着光纤方向的部分中形成的两个调焦光学部件的第二个，所述调焦光学部件的第一个在光学上将所述输入光路耦合到所述中间光路，所述第二调焦光学部件在光学上将所述中间光路耦合到所述输出光路。
11.如权利要求10所述的滤光器，其特征在于所述调焦光学部件为光纤梯度折射率透镜。
12.一种多路干涉滤光器，其特征在于包括：
传送输入光束的输入光路；
传送输出光束的输出光路；
具有多条中间光路的光程长差发生器，所述中间光路沿着光束传播方向延伸；
所述中间光路由具有不同折射率的多种固态光学材料制成，用以通过不同的光程长传送输入光束的分离部分；以及
将分离光束部分重新组合成输出光束的调焦光学部件，作为分离光束部分之间的干涉结果，输出光束光谱功率分布相对输入光束而修改。
13.如权利要求12所述的滤光器，其特征在于所述固态光学材料沿着所述中间光路延伸相等长度具有不同的折射率。
14.如权利要求12所述的滤光器，其特征在于所述中间光路沿着基准光轴平行延伸，所述固态光学材料设置成在基准光轴的相对侧提供对称分布的折射率。
15.如权利要求12所述的滤光器，其特征在于所述调焦光学部件和所述光程长差发生器在沿着光纤长度方向的部分形成。
16.如权利要求15所述的滤光器，其特征在于所述中间光路由光纤内部的不同心材区分。
17.如权利要求16所述的滤光器，其特征在于进一步包括外部控制器，用以修改中间光路的有效折射率。
18.一种多路干涉滤光器，其特征在于包括：
传送输入光束的输入光路；
传送输出光束的输出光路；
具有多条相等物理长度的中间光路的光程长差发生器，所述中间光路沿着光束传播方向延伸，呈现不同的有效折射率，并通过不同的光程长传送输入光束的分离部分；
所述相等物理长度的中间光路通过按不同比例组合相同材料而制成，以呈现不同的有效折射率；以及
将分离光束部分重新组合成输出光束的调焦光学部件，作为分离光束部分之间的干涉结果，输出光束光谱功率分布相对输入光束而修改。
19.如权利要求18所述的滤光器，其特征在于所述每种组合的材料呈现不同的物理状态。
20.如权利要求19所述的滤光器，其特征在于所述材料之一为固态，另一为气态。
21.一种多路干涉滤光器，其特征在于包括：
传送输入光束的输入光路；
传送输出光束的输出光路；
具有多条相等物理长度的中间光路的光程长差发生器，所述中间光路沿着光束传播方向延伸，呈现不同的有效折射率，并通过不同的光程长传送输入光束的分离部分；
将分离光束部分重新组合成输出光束的调焦光学部件，作为分离光束部分之间的干涉结果，输出光束光谱功率分布相对输入光束而修改；
沿着所述中间光路形成的反射面，用以反射分离光束部分经该中间光路返回，由此使分离光束部分之间的光程长差加倍。
22.如权利要求21所述的滤光器，其特征在于所述反射面具有也作为所述调焦光学部件的曲率。
23.如权利要求22所述的滤光器，其特征在于所述中间光路会聚到所述反射面的焦点。
24.一种用以改变输入与输出光路之间传送的光束的光谱功率分布的多路干涉滤光器，其特征在于包括：
光程长差发生器，它在光学上耦合输入和输出光路，并具有一个反射面阵列，该反射面阵列沿输入和输出光路之间的光束传播方向交错排列，并相对按大小排列以占据不同横向面积，反射相应面积的光束部分通过所述输入与输出光路之间的不同光程长；以及
具有相对大小的所述反射面与光束内的横向能量分布有关，以增强不同大小光束部分之间的干涉。
25.如权利要求24所述的滤光器，其特征在于所述反射面取向成提供一种聚焦功能，将所述光程长发生器耦合到输入和输出光路。
26.如权利要求24所述的滤光器，其特征在于所述反射面呈同心，传送径向对称的光束部分。
27.如权利要求24所述的滤光器，其特征在于通过中间光路有效折射率之差进一步改变不同大小的光束部分之间的光程长差。
28.一种多路干涉滤光器，其特征在于包括：
传送传播光束的输入和输出光路；
光程长差发生器，它具有一堆部分平面的反射面，沿着光束传播方向通过至少一个传播光束波长间隔开；
所述部分反射面的每一个通过沿着光束传播方向也相等于至少一个波长的不同光程长反射传播光束的分离部分；以及
调焦光学部件，它重新组合分离光束部分，产生一干涉图形修改传播光束的光谱功率分布。
29.如权利要求28所述的滤光器，其特征在于所述部分反射面由部分反射涂层形成。
30.如权利要求29所述的滤光器，其特征在于所述部分反射涂层包括截然不同的反射和传送区域。
31.如权利要求28所述的滤光器，其特征在于所述部分反射面由折射率至少相差百分之十的相邻材料层制成。
32.如权利要求28所述的滤光器，其特征在于所述部分反射面的总数不大于100。
33.如权利要求32所述的滤光器，其特征在于所述部分反射面隔开至少10微米。
34.如权利要求28所述的滤光器，其特征在于所述调焦光学部件也作为准直器，按大致以法向传播的光束引导入射到光程长差发生器的所述多个部分平面反射面。
35.如权利要求28所述的滤光器，其特征在于部分反射面的反射率相互不同以进一步修改传播光束的光谱功率分布。
36.如权利要求28所述的滤光器，其特征在于部分反射面之间的间隔相互不同以进一步修改传播光束的光谱功率分布。
37.一种沿着光纤形成的多路干涉滤光器，其特征在于包括：
第一光纤透镜，准直具有不同波长范围的输入光束；
分隔体，具有多条平行的中间光路，它们沿着光束传播方向延伸，呈现不同的有效折射率，并通过不同的光程长传送准直光束的分离部分；以及
第二光纤透镜，将分离光束部分重新组合为具有光谱功率分布的输出光束，作为分离光束部分之间的干涉结果，输出光束相对输入光束进行修改，
其中，所述分隔体靠近所述第一和第二光纤透镜安装，以形成长度不间断的光纤。
38.如权利要求37所述的滤光器，其特征在于所述第一和第二光纤透镜为梯度折射率光纤透镜。
39.如权利要求37所述的滤光器，其特征在于中间光路由不同的固态光学材料区分。
40.如权利要求37所述的滤光器，其特征在于不同的中间光路由按不同比例组合相同材料而区分，以呈现不同的有效折射率。
41.如权利要求37所述的滤光器，其特征在于所述中间光路为相对大小以占据不同的横向面积，以传送相应大小部分的输入光束。
42.如权利要求41所述的滤光器，其特征在于所述中间光路区域采用环形形状，以传送径向对称的输入光束部分。
43.如权利要求37所述的滤光器，其特征在于进一步包括外部控制以改变中间光路的有效折射率。
CN97191575A 1996-02-09 1997-02-03 多路干涉滤光器 Pending CN1246925A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1144496P 1996-02-09 1996-02-09
US60/011,444 1996-02-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1246925A true CN1246925A (zh) 2000-03-08

Family

ID=21750404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN97191575A Pending CN1246925A (zh) 1996-02-09 1997-02-03 多路干涉滤光器

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5841583A (zh)
EP (1) EP0879433A4 (zh)
JP (1) JP2001521633A (zh)
KR (1) KR19990082400A (zh)
CN (1) CN1246925A (zh)
AU (1) AU1848497A (zh)
CA (1) CA2240903A1 (zh)
TW (1) TW318896B (zh)
WO (1) WO1997029392A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385150A (zh) * 2010-09-06 2012-03-21 四川大学 暗焦镜
CN102455498A (zh) * 2010-10-28 2012-05-16 四川大学 可调暗焦镜
CN103649800A (zh) * 2011-06-30 2014-03-19 英特尔公司 多模光学耦合器
CN106094322A (zh) * 2016-08-16 2016-11-09 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板及其制作方法
CN106814437A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 东莞酷派软件技术有限公司 一种摄像装置及其制造方法、移动终端
CN111742252A (zh) * 2018-03-28 2020-10-02 迪斯帕列斯有限公司 波导元件
CN113056850A (zh) * 2018-11-21 2021-06-29 奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司 半导体激光器和半导体激光器的制造方法
WO2024022506A1 (zh) * 2022-07-28 2024-02-01 未来（北京）黑科技有限公司 像源、显示装置、抬头显示装置以及交通设备

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19723234C2 (de) * 1997-06-03 2000-02-10 Siemens Ag Filter zur Herausfilterung von Spektralbereichen und optisches System zur Verbrennungsanalyse
US6014485A (en) * 1998-07-13 2000-01-11 E-Tek Dynamics, Inc. Sharp skirt optical filter system
US6304351B1 (en) * 1998-10-28 2001-10-16 Tycom (Us) Inc. Universal branching unit
US6215926B1 (en) * 1999-02-10 2001-04-10 Avanex Corporation Fiber optic dense wavelength division multiplexer with a phase differential method of wavelengths separation utilizing glass blocks and a nonlinear interferometer
US6947220B1 (en) 1999-11-22 2005-09-20 Ksm Associates, Inc. Devices for information processing in optical communications
US6545798B2 (en) 2001-04-09 2003-04-08 Corning Incorporated Thermal ripple-compensating, gain-flattening filter for an optical amplifier
IL144434A0 (en) * 2001-07-18 2002-05-23 Xtellus Inc Fiber optical gain equalizer
FR2830334B1 (fr) * 2001-10-01 2004-07-16 Highwave Optical Tech Composant optique a fonction de separation spectrale
US6775436B1 (en) * 2002-02-26 2004-08-10 General Dynamics Advanced Technology Systems, Inc. Optical fiber U-turn apparatus and method
US7035484B2 (en) * 2002-04-12 2006-04-25 Xtellus, Inc. Tunable optical filter
US7023563B2 (en) * 2003-02-14 2006-04-04 Chian Chiu Li Interferometric optical imaging and storage devices
US7079256B2 (en) * 2003-08-09 2006-07-18 Chian Chiu Li Interferometric optical apparatus and method for measurements
JP4098195B2 (ja) * 2003-08-29 2008-06-11 昭和電線ケーブルシステム株式会社 光ファイバ伝送路
JP4037346B2 (ja) * 2003-10-08 2008-01-23 東洋ガラス株式会社 光ファイバ結合部品
US8004692B2 (en) * 2006-06-30 2011-08-23 Chian Chiu Li Optical interferometer and method
CN101819063B (zh) * 2009-12-29 2011-10-05 南京邮电大学 相位调制凹槽阵列微型光谱仪
CN102651958B (zh) * 2011-02-28 2015-09-09 纬创资通股份有限公司 用来固定风扇的固定框架与风扇固定结构
US11422302B1 (en) * 2022-01-21 2022-08-23 Browave Corporation Multi-channel optical transmission device, manufacturing and method for using multi-channel optical transmission device

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3493288A (en) * 1966-10-24 1970-02-03 Trw Inc Light beam deflector
US3626321A (en) * 1968-11-13 1971-12-07 Ibm Optical scanner and method for optical scanning
DE2136266A1 (de) * 1971-07-20 1973-02-01 Siemens Ag Interferenzfilter
DE2916234A1 (de) * 1979-04-21 1980-10-30 Philips Patentverwaltung Kopplungsvorrichtung zum ein- bzw. auskoppeln von optischen signalen in eine bzw. aus einer uebertragungsglasfaser
NL8101826A (nl) * 1981-04-14 1982-11-01 Philips Nv Optische multiplex inrichting.
US4461535A (en) * 1981-10-21 1984-07-24 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Wavelength filters
DE3213839A1 (de) * 1982-04-15 1983-10-27 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Optische wellenlaengen-multiplex- bzw. -demultiplexanordnung
US4550975A (en) * 1982-04-29 1985-11-05 At&T Bell Laboratories Optical coupling devices
US4486071A (en) * 1982-07-07 1984-12-04 At&T Bell Laboratories Optical coupling device
FR2542461B1 (fr) * 1983-03-11 1987-01-23 Labo Electronique Physique Dispositif optique de multiplexage demultiplexage
US4773063A (en) * 1984-11-13 1988-09-20 University Of Delaware Optical wavelength division multiplexing/demultiplexing system
FR2579333B1 (fr) * 1985-03-20 1987-07-03 Instruments Sa Multiplexeur-demultiplexeur de longueurs d'ondes corrige des aberrations geometriques et chromatiques
GB8511591D0 (en) * 1985-05-08 1985-06-12 Plessey Co Plc Optical line simulator
US4718055A (en) * 1985-09-17 1988-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Wave-division multiplex component for an optical network comprising monomode transmission fibers
US4715027A (en) * 1986-05-29 1987-12-22 Polaroid Corporation Integrated optic multi/demultiplexer
US4804249A (en) * 1986-12-24 1989-02-14 Honeywell Inc. Optical filter for incoherent imaging systems
JPH02106702A (ja) * 1988-10-15 1990-04-18 Minolta Camera Co Ltd 複写機用干渉膜フィルタ
US5114513A (en) * 1988-10-27 1992-05-19 Omron Tateisi Electronics Co. Optical device and manufacturing method thereof
GB9204493D0 (en) * 1992-03-02 1992-04-15 British Telecomm Optical communications
FR2689345B1 (fr) * 1992-03-26 1995-05-12 Cit Alcatel Filtre optique comprenant un interféromètre Fabry-Perot accordable par rotation.
US5367586A (en) * 1993-03-26 1994-11-22 At&T Bell Laboratories Optical delay line
US5459576A (en) * 1994-01-24 1995-10-17 Display Inspection Systems, Inc. Differential phase contrast inspection system
AUPM774694A0 (en) * 1994-08-30 1994-09-22 Photonic Technologies Pty Ltd Split-beam fourier filter
US5691532A (en) * 1996-09-17 1997-11-25 Hait; John N. Photonic heterodyning having an image component separator

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102385150A (zh) * 2010-09-06 2012-03-21 四川大学 暗焦镜
CN102455498A (zh) * 2010-10-28 2012-05-16 四川大学 可调暗焦镜
CN102455498B (zh) * 2010-10-28 2014-05-28 四川大学 可调暗焦镜
CN103649800A (zh) * 2011-06-30 2014-03-19 英特尔公司 多模光学耦合器
CN103649800B (zh) * 2011-06-30 2016-02-24 英特尔公司 多模光学耦合器
CN106814437A (zh) * 2015-11-30 2017-06-09 东莞酷派软件技术有限公司 一种摄像装置及其制造方法、移动终端
CN106094322A (zh) * 2016-08-16 2016-11-09 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板及其制作方法
WO2018033084A1 (zh) * 2016-08-16 2018-02-22 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板及其制作方法、显示面板
CN106094322B (zh) * 2016-08-16 2019-09-17 京东方科技集团股份有限公司 一种彩膜基板及其制作方法
CN111742252A (zh) * 2018-03-28 2020-10-02 迪斯帕列斯有限公司 波导元件
CN111742252B (zh) * 2018-03-28 2022-09-02 迪斯帕列斯有限公司 波导元件
CN113056850A (zh) * 2018-11-21 2021-06-29 奥斯兰姆奥普托半导体股份有限两合公司 半导体激光器和半导体激光器的制造方法
WO2024022506A1 (zh) * 2022-07-28 2024-02-01 未来（北京）黑科技有限公司 像源、显示装置、抬头显示装置以及交通设备

Also Published As

Publication number Publication date
AU1848497A (en) 1997-08-28
WO1997029392A1 (en) 1997-08-14
JP2001521633A (ja) 2001-11-06
EP0879433A4 (en) 1999-10-27
TW318896B (zh) 1997-11-01
KR19990082400A (ko) 1999-11-25
CA2240903A1 (en) 1997-08-14
EP0879433A1 (en) 1998-11-25
US5841583A (en) 1998-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1246925A (zh) 多路干涉滤光器
US6563976B1 (en) Cost-effective wavelength division multiplexer and demultiplexer
CN103608708B (zh) 光学装置
US4198117A (en) Optical wavelength-division multiplexing and demultiplexing device
EP0873533B1 (en) Wavelength multiplexer/demultiplexer with varied propagation constant
US7114232B2 (en) Collimator and spectrophotometer
WO2012172968A1 (ja) 光学装置
US6046854A (en) Multi-path interference filter with reflective surfaces
US6765725B1 (en) Fiber pigtailed high power laser diode module with high brightness
US6553165B1 (en) Optical waveguide gratings
JPH10300976A (ja) 光ファイバ波長マルチプレクサおよびデマルチプレクサ
US6434303B1 (en) Optical waveguide slab structures
DE102016221806B4 (de) Wellenlängen-Multiplexeinheit, Wellenlängen-Multiplexsystem und Verfahren zum Bilden einer Wellenlängen-Multiplexeinheit
WO2002027372A2 (en) Optical waveguide transmission devices
CN101034189A (zh) 波长选择光学器件和波长特性调谐方法
JP5935465B2 (ja) 光学装置
KR100295535B1 (ko) 4축 구배 굴절률 렌즈
US6493487B1 (en) Optical waveguide transmission devices
JP3973944B2 (ja) 光接続モジュール及び赤外光用光学系
US20020076151A1 (en) Optical collimator device utilizing an integrated lens/spacer element
CN111929769A (zh) 一种结构紧凑的多通道波分复用模块
US7738750B2 (en) Compact, low-loss optical wavelength multiplexer/demultiplexer
JPS61103110A (ja) 光合分波器
JP2001188139A (ja) 光モジュール
CN212321900U (zh) 一种结构紧凑的多通道波分复用模块

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication