CN201194033Y - 窄带光学滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及窄带光学滤波器，其方案之一包括滤光片和两个光学准直器。滤光片的数量为两块。两块滤光片的通道保持相邻。在光束传播方向上，两块滤光片的位置介于两个光学准直器之间。其方案之二包括一块滤光片和两个光学准直器，并且还包括法布里－珀罗谐振腔。在光束传播方向上，滤光片的位置介于两个光学准直器中的一个和法布里－珀罗谐振腔之间。该窄带光学滤波器对光波长的选择性过滤性能更强，经其过滤的光波长带宽围更窄。

Description

窄带光学滤波器

技术领域

本实用新型涉及用于光纤通信领域的光学滤波装置，尤其是能够实现窄带光学滤波的光学滤波器。

背景技术

随着互联网的发展，人类对光纤系统传输容量的需求迅速增加。光纤具有巨大的带宽资源，但由于电子学设备频率的限制，这些资源远未得到很好的利用，光纤的传输能力没能得到充分发掘。DWDM(密集波分复用技术)将光纤的低损耗窗口划分为波长不同的信道，在各个信道中可以同时传输相应波长的载波信号。这样，在不增加新光缆的情况下，使得光纤系统的传输能力成倍增加。DWDM技术是目前用于扩展光纤系统容量最好、最经济的办法。

由波长、频率和光速的关系可知，每一个波长对应一个频率，所以按照带宽来分，目前的光学滤波器有200G、100G以及50G三种类型，所使用的滤光器间主要是干涉滤光片。这种滤光片是在一定的玻璃基片上把光学厚度接近λ/2或者λ/4的高折射率电介质膜和低折射率电介质膜交替重叠形成薄膜组，通过薄膜组对特定波长光束所表现出的强选择性，实现不同波长光束的滤波功能。滤光片的波长选择性主要依赖于电介质膜的层数、膜的厚度、膜的材料等。这种滤光片一旦成型之后，它的光学性能也就固定了，如带宽、中心波长等不会再随时间发生变化。100G、200G两种滤光片由于对波长选择性处于较宽的范围，或者说其带宽范围较大，因而其生产技术已经十分成熟，应用也相当普及，并且价格低廉；50G的滤光片由于对波长选择性处于较窄的范围，或者说其带宽范围较小，因此其制备技术以及工艺过程都具有十分严格的条件限制，导致其价格十分昂贵。因此，要在光纤系统中获得波长选择性更强，或者说带宽更窄的光束传播特性，已经成为业界着力关注的热点。

图1是现有100G光学滤波器a的结构示意图。组装光学滤波器a时，先把滤光片a05贴合在第一玻璃管a04的第二端面a042上，接着把第一透镜a03从第一玻璃管a04的第一端面a041插入第一玻璃管a04并固定于其中，再把带有第一透镜a03和滤光片a05的第一玻璃管a04从外玻璃管a06的第一端a061插入并固定于外玻璃管a06中。上述工序完成之后，把第二透镜a09固定在第二玻璃管a08内，再把带有第二透镜a09的第二玻璃管a08从外玻璃管a06的第二端a062插入并固定于外玻璃管a06中，最后用一段用于对接光纤的对接玻璃管a02把光纤头a01固定在外玻璃管a06的第一端a061，同样的，用对接玻璃管a10把光纤头a11固定在外玻璃管a06的第二端a062。在图1所示光学滤波器a的结构状态下，当一个宽带光束经过第一透镜a03准直后入射到滤光片a05上时，由于滤光片a05只允许特定波长的光束透过，其余波长的光束会被反射，透过滤光片a05的特定波长的光束经第二透镜a09被耦合到光纤a11中。参见图2，该透射光的带宽范围介于1559.146～1560.645nm之间，其中心波长1559.931nm。透射光的中心波长受限于滤光片a05的自身特性，如果改变入射光到滤光片a05的入射角度，则透射光的中心波长会发生一定的变化或者漂移，但是透射光带宽不变。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种光学滤波器。该光学滤波器的波长选择性具有较强的调节性，其带宽较之现有光学滤波器具有更窄的范围。

按照上述目的设计的本实用新型窄带光学滤波器，包括滤光片和两个光学准直器。滤光片的数量为两块。两块滤光片的通道保持相邻。在光束传播方向上，两块滤光片的位置介于两个光学准直器之间。

通常，前述窄带光学滤波器，其两块滤光片之一的透射面同两块滤光片之二的入射面可以相互贴合。

较好地，前述窄带光学滤波器，其两块滤光片之一的入射面贴合于第一玻璃管的第二端面上。

较佳地，前述窄带光学滤波器，其第一玻璃管的第二端面同光束传播方向之间具有小于九十度的夹角。

一般地，前述窄带光学滤波器，其两块滤光片之一的入射面可以贴合于第一玻璃管的第二端面上，两块滤光片之二的透射面可以贴合于第二玻璃管的第一端面上。

优选地，前述窄带光学滤波器，其第二玻璃管的第一端面同光束传播方向之间具有小于九十度的夹角，并且第一玻璃管第二端面同光束传播方向之间的夹角的数值大小不等于第二玻璃管第一端面同光束传播方向之间的夹角。

按照上述目的，再次设计的本实用新型窄带光学滤波器，包括一块滤光片和两个光学准直器，并且还包括法布里-珀罗谐振腔。在光束传播方向上，滤光片的位置介于两个光学准直器中的一个和法布里-珀罗谐振腔之间。

本实用新型的窄带光学滤波器，其第一方案是把两个相邻通道的滤光片分别固定在两个玻璃管的端面，或者先把两个滤光片贴在一起，然后再固定在一个玻璃管的端面，保持玻璃管的端面处于一定角度。由于光线在垂直入射滤光片时，滤光片透射中心的波长最大，而当光线以一定角度入射时，则中心波长向短波漂移。玻璃管端面的不同角度使得两个滤光片之一的入射面或者两个滤光片之二的透射面同光线入射方向形成夹角，进而使通过两个滤光片的光线最终具有一个合成带宽，并且调整该夹角即可调整带宽的大小以及合成中心波长的位置，这样就可以根据需要获得对应带宽以及ITU点。其第二方案是用两个部分反射镜形成一个法布里-珀罗谐振腔，光线通过该法布里-珀罗谐振腔后将产生一周期性的波纹，再配之以滤光片的滤光作用，获得窄带波形。在利用法布里-珀罗谐振腔的第二方案中，通过调整部分反射镜的反射率以及两个反射镜之间的距离，就可以得到不同带宽的波形。上述两个技术方案窄带光学滤波器，充分利用了现有的其制备技术已十分成熟的中间产品优势，有效地降低了生产成本。

图面说明

图1现有100G光学滤波器结构示意图。

图2现有100G光学滤波器的滤光效果。

图3本实用新型窄带光学滤波器实施方式一结构示意图。

图4本实用新型窄带光学滤波器实施方式一理论合成效果。

图5本实用新型窄带光学滤波器实施方式一实际合成效果。

图6本实用新型窄带光学滤波器实施方式二结构示意图。

图7本实用新型窄带光学滤波器实施方式三结构示意图。

具体实施方式

图3是本实用新型窄带光学滤波器实施方式一结构示意图。组装该光学滤波器b时，先把第一滤光片b05的透射面同第二滤光片b07的入射面相互紧密贴合并固定，随即把第一滤光片b05的入射面贴合在第一玻璃管b04的第二端面b042上，接着把第一透镜b03从第一玻璃管b04的第一端面b041插入第一玻璃管b04并固定其中，再把带有第一透镜b03、第一滤光片b05和第二滤光片b07的第一玻璃管b04从外玻璃管b06的第一端b061插入并固定于外玻璃管b06中。上述工序完成之后，把第二透镜b09固定在第二玻璃管b08内，再把带有第二透镜b09的第二玻璃管b08从外玻璃管b06的第二端b062插入并固定于外玻璃管b06中，最后利用一段用于对接光纤的对接玻璃管b02把光纤头b01固定在外玻璃管b06的第一端b061，同样的，用对接玻璃管b10把光纤头b11固定在外玻璃管b06的第二端b062。第一玻璃管b04的第二端面b042同光束的传播方向之间设置有小于九十度的预定夹角，以便在第一滤光片b05的入射面和光束传播方向之间获得预定夹角。

在图3所示光学滤波器b的结构状态下，第一滤光片b05和第二滤光片b07在光束传播方向上的位置介于第一透镜b03和第二透镜b09之间。当一个宽带光束经过第一透镜b03准直后入射到第一滤光片b05上时，透过第一滤光片b05的特定波长的光束再次经第二滤光片b07进一步过滤，由于第一滤光片b05和第二滤光片b07都只允许特定波长的光束透过，其余波长的光束会被反射，这样，经第二滤光片b07二次过滤之后的光束仅剩余其波长既能通过第一滤光片b05又能通过第二滤光片b07的部分，导致最后由第二透镜b09被耦合到光纤b11中的光束仅具有波长范围很窄的部分，如此，可以实现在一个波长范围较宽的光束中选择保留满足要求的部分。参见图4，是光学滤波器b中两个滤光片各自单独滤光时的滤光效果，在图4中，入射光的波长宽度范围介于1557.904～1561.732nm之间，经过第一滤光片b05过滤之后的透射光束L1，其在0.5dB down(0.5dB down是指，从插入损耗/IL绝对值的最小值处往下降0.5dB时，在透射光范围内的波长差)处形成的波长范围差值是0.426nm；经过第二滤光片b07过滤之后的透射光束L2，其在0.5dB down处形成的波长范围差值为0.452nm。参见图5，是光学滤波器b中两个滤光片合成滤光时的滤光效果，入射光的波长宽度范围介于1557.9～1561.784nm之间，经过第一滤光片b05和第二滤光片b07依次过滤之后的透射光束L3，其在0.5dB down处形成的波长范围差值0.122nm，较之透射光束L1波长范围差值0.426nm降低了0.304nm，较之透射光束L2波长范围差值0.452nm降低了0.33nm，透射光束L3的波长范围得到有效控制。

图6是本实用新型窄带光学滤波器实施方式二结构示意图。该光学滤波器c的结构同前述光学滤波器b的结构基本相同。其差别在于，第二滤光片c07的透射面固定地贴合在第二玻璃管c08的第一端面c081上，第一滤光片c05和第二滤光片c07之间保持互不接触的分离状态，第二玻璃管c08的第一端面c081同光束的传播方向之间设置有小于九十度的预定夹角，以便在第二滤光片c07的透射面和光束传播方向之间获得预定夹角。并且第一玻璃管c04的第二端面c042同光束传播方向之间形成的夹角，其数值大小不等于第二玻璃管c08第一端面c081同光束传播方向之间形成的夹角，也就是说，两个滤光片c05和c07之间相互不平行，而是具有一定角度，并且该角度根据需要可以调节。

图7是本实用新型窄带光学滤波器实施方式三结构示意图。该光学滤波器d的结构同前述光学滤波器c的结构较为接近。其差别在于，在光学滤波器d中，取消了第二滤光片，亦即第二滤光片由法布里-珀罗谐振腔d12代替。也就是说，该光学滤波器d只包括有一块滤光片d05，并且滤光片d05在光束传播方向上的位置介于两个光学准直器d03、d09中的一个和法布里-珀罗谐振腔d12之间，亦即第一透镜d03和法布里-珀罗谐振腔d12之间。法布里-珀罗谐振腔d12由两块平面玻璃d121、d122以及夹在两块玻璃d121、d122中间的一个用于分隔两块玻璃d121、d122的玻璃质分隔管d123组成。两块玻璃d121、d122各自的两面都分别镀有增透膜和部分反射膜。法布里-珀罗谐振腔d12通过光的干涉效应协同滤光片d05的滤光作用共同完成对特定光波长的选择。

Claims (8)

1.窄带光学滤波器，包括滤光片和两个光学准直器，其特征在于所述滤光片的数量为两块，两块所述滤光片的通道保持相邻，在光束传播方向上两块所述滤光片的位置介于两个所述光学准直器之间。

2.根据权利要求1所述的窄带光学滤波器，其特征在于两块所述滤光片之一的透射面同两块所述滤光片之二的入射面相互贴合。

3.根据权利要求2所述的窄带光学滤波器，其特征在于两块所述滤光片之一的入射面贴合于第一玻璃管的第二端面上。

4.根据权利要求3所述的窄带光学滤波器，其特征在于所述第一玻璃管第二端面同所述光束传播方向之间具有小于九十度的夹角。

5.根据权利要求1所述的窄带光学滤波器，其特征在于两块所述滤光片之一的入射面贴合于第一玻璃管的第二端面上，两块所述滤光片之二的透射面贴合于第二玻璃管的第一端面上。

6.根据权利要求5所述的窄带光学滤波器，其特征在于所述第一玻璃管第二端面同所述光束传播方向之间具有小于九十度的夹角。

7.根据权利要求6所述的窄带光学滤波器，其特征在于所述第二玻璃管第一端面同所述光束传播方向之间具有小于九十度的夹角，所述第一玻璃管第二端面同所述光束传播方向之间的夹角的数值大小不等于所述第二玻璃管第一端面同所述光束传播方向之间的夹角。

8.窄带光学滤波器，包括一块滤光片和两个光学准直器，其特征在还包括法布里-珀罗谐振腔，在光束传播方向上所述滤光片的位置介于两个所述光学准直器中的一个和所述法布里-珀罗谐振腔之间。

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