CN219957915U - 一种光纤波长可调谐滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤波长可调谐滤波器，涉及滤波器技术领域，包括若干对n对光纤、光纤套管、准直透镜、光栅、四分之一波片和MEMS旋转反射镜，所述n对光纤的外壁套接有光纤套管。通过设置的MEMS旋转反射镜将光信号重新反射回四分之一波片、光栅、准直透镜、光纤套管内的光纤，调整MEMS旋转反射镜的反射角度，实现将所需波长的光信号从B12输出，即实现滤波功能，改变输出光信号的波长，同时准直透镜、光栅、四分之一波片和MEMS旋转反射镜被n次反复共用，实现n次滤波功能级联，没有增加额外的准直透镜、光栅、四分之一波片和MEMS旋转反射镜，有效控制成本，且在不增加光栅线数密度以及不增加光栅片数的基础上，实现滤波器带宽的压窄、分辨率的提升。

Description

一种光纤波长可调谐滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种光纤波长可调谐滤波器。

背景技术

在现代光纤网络系统中，光纤波长可调谐滤波器是不可缺少的光学器件。光纤波长可调谐滤波器是用来进行波长选择的光学器件，它可以从众多不同的入射波长或一段连续光谱中挑选出所需的波长，而其余波长的光则不会被输出,且可以根据所需调节输出光信号的波长。目前许多光纤波长可调谐滤波器是基于MEMS转镜与光栅技术相结合的滤波器，它们基于MEMS转镜的角度可调实现工作波段内的波长可调。

基于MEMS转镜与光栅技术的光纤波长可调谐滤波器是利用光路中的光栅元件对入射光信号进行分光处理，使得不同波长的光经过光栅后出射角度不同，再通过调节MEMS转镜的电压，使得MEMS转镜偏转不同的角度，从而实现输出光信号波长可调谐。在此类光路中，对色散功能起主要作用的是光栅。光栅线数越密，色散能力越强，滤波器的带宽越窄，分辨率越高。

传统的光纤波长可调谐滤波器在其使用时还存在以下问题：

由于现有的滤波器为了得到更窄的带宽，更高的分辨率，通常的方法是提高光栅的线数密度或级联更多片的光栅，这种方式的加工难度大，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤波长可调谐滤波器，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光纤波长可调谐滤波器，包括若干对n对光纤、光纤套管、准直透镜、光栅、四分之一波片和MEMS旋转反射镜，所述n对光纤的外壁套接有光纤套管，所述n对光纤的一侧设置有准直透镜，所述准直透镜远离n对光纤的一侧设置有光栅，所述光栅远离准直透镜的一侧设置有四分之一波片，所述四分之一波片远离光栅的一侧设置有MEMS旋转反射镜。

所述n对光纤的外壁与光纤套管的内壁通过胶水相互粘接固定，所述n对光纤与光纤套管粘接的一侧端面被抛光，且端面上镀有增透膜。

优选的，每个所述n对光纤均以准直透镜的光轴为中心轴呈轴对称设置，相邻所述n对光纤之间依次连接。

优选的，所述n对光纤中的B11和B12构成一对输入光纤和输出光纤。

优选的，所述准直透镜可以是单一球面透镜、非球面透镜、渐变折射率透镜或其他准直功能透镜，或多个透镜的组合。

优选的，所述MEMS旋转反射镜可由电驱动旋转反射镜、马达转动的旋转反射镜或手动旋转的旋转反射镜等方式实现。

优选的，所述准直透镜远离n对光纤的一侧设置有多片光栅级联光栅组，所述多片光栅级联光栅组远离准直透镜的一侧设置有四分之一波片，所述四分之一波片远离多片光栅级联光栅组的一侧设置有MEMS旋转反射镜。

优选的，所述n对光纤之间并列设置，且n对光纤之间相互粘接固定。

与相关技术相比较，本实用新型提供的一种光纤波长可调谐滤波器具有如下有益效果：

1、本实用新型提供一种光纤波长可调谐滤波器，输入光信号通过光纤B11传到准直透镜，准直透镜将光纤传来的发散光准直，发散光准直之后，光信号入射到光栅，由于光栅的衍射作用，经过光栅后不同波长的光出射角度不同，经过光栅后不同角度(即不同波长)的光信号传到四分之一波片，四分之一波片的作用是调节整个滤波器的偏振相关损耗PDL，光信号经过四分之一波片后到达MEMS旋转反射镜，MEMS旋转反射镜将光信号重新反射回四分之一波片、光栅、准直透镜、光纤套管内的光纤，调整MEMS旋转反射镜的反射角度，实现将所需波长的光信号从B12输出，即实现滤波功能，改变反射镜角度，即改变输出光信号的波长。

2、本实用新型提供一种光纤波长可调谐滤波器，每一对光纤Bi1-Bi2(1≦i≦n)通过一个由准直透镜、光栅、四分之一波片和MEMS旋转反射镜构成的滤波系统，最终光信号从第一对光纤的B11输入，从最后一对光纤的Bn2输出，和之前的B11输入光信号，B12输出光信号实现一次滤波相比，B11输入，Bn2输出，等效于n次滤波功能级联，显著实现了滤波器带宽的压窄、分辨率的提升，同时在此过程中准直透镜，光栅，四分之一波片，MEMS旋转反射镜被n次反复共用，实现n次滤波功能级联的同时，没有增加额外的准直透镜、光栅、四分之一波片和MEMS旋转反射镜，成本也得到了有效控制，在不增加光栅线数密度以及不增加光栅片数的基础上，实现了滤波器带宽的压窄、分辨率的提升。

3、本实用新型提供一种光纤波长可调谐滤波器，通过将单片光栅换成了多片光栅级联光栅组，多片光栅级联光栅组相对于单片光栅可以将滤波器带宽压窄、分辨率提升。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的光路示意图；

图2为本实用新型的光纤套管中n对光纤以系统光轴A1-A2对称放置示意图；

图3为本实用新型的多片光栅级联光栅组的光路示意图；

图4为本实用新型的n对光纤一维排布示意图。

图中：1、n对光纤；2、光纤套管；3、准直透镜；4、光栅；5、四分之一波片；6、MEMS旋转反射镜；7、多片光栅级联光栅组。

具体实施方式

实施例一：

请参阅图1-图2，本实用新型提供一种技术方案：一种光纤波长可调谐滤波器，包括若干对n对光纤1、光纤套管2、准直透镜3、光栅4、四分之一波片5和MEMS旋转反射镜6，n对光纤1的外壁套接有光纤套管2，n对光纤1的一侧设置有准直透镜3，准直透镜3远离n对光纤1的一侧设置有光栅4，光栅4远离准直透镜3的一侧设置有四分之一波片5，四分之一波片5远离光栅4的一侧设置有MEMS旋转反射镜6。

n对光纤1的外壁与光纤套管2的内壁通过胶水相互粘接固定，n对光纤1与光纤套管2粘接的一侧端面被抛光，且端面上镀有增透膜，其中，光纤套管2内放置的n对光纤1均成对设置，即B11和B12为一对，B21和B22为一对，B31和B32为一对……Bn1和Bn2为一对。

如图2所示的剖视图中，每个n对光纤1均以准直透镜3的光轴为中心轴呈轴对称设置，相邻n对光纤1之间依次连接，其中，如第一对B11和B12中的输出光纤B12和第二对光纤B21和B22中的输入光纤B21连接，将第二对光纤B21和B22中的输出光纤B22和第三对光纤B31和B32中的输入光纤B31连接，将第三对光纤B31和B32中的输出光纤B32和第四对光纤B41和B42中的输入光纤B41连接，……以此类推进行光纤连接，最终光信号从第一对光纤的B11输入，从最后一对光纤的Bn2输出，即n对光纤1共用同一个抽象的系统光轴(即准直透镜3的光轴)，即MEMS旋转反射镜6在特定某一角度时，假定输入光信号从每一对光纤的Bi1(1≦i≦n)输入，如果每一对光纤的Bi2都能够得到滤波光信号，那么我们就定义为“n对光纤共用同一个抽象的系统光轴”。

n对光纤1中的B11和B12构成一对输入光纤和输出光纤，其中，光信号从B11进入，从B12输出实现一次光信号滤波。

准直透镜3可以是单一球面透镜、非球面透镜、渐变折射率透镜或其他准直功能透镜，或多个透镜的组合，其中，准直透镜3用以实现精确的光束定位和测量。

MEMS旋转反射镜6可由电驱动旋转反射镜、马达转动的旋转反射镜或手动旋转的旋转反射镜等方式实现，其中，该MEMS旋转反射镜6可用于调节光路、改变反射角度等应用场合，具有高精度、高速度、低功耗、长寿命等特点，该旋转反射镜6可与光源、检测器、光学器件等组合，构成光学系统，应用于光学成像、光学通信、激光加工等领域。

本实施方案中，输入光信号通过光纤B11传到准直透镜3，准直透镜3将光纤传来的发散光准直，发散光准直之后，光信号入射到光栅4，由于光栅的衍射作用，经过光栅后不同波长的光出射角度不同，经过光栅后不同角度即不同波长的光信号传到四分之一波片5，四分之一波片5的作用是调节整个滤波器的偏振相关损耗PDL，光信号经过四分之一波片5后到达MEMS旋转反射镜6，MEMS旋转反射镜6将光信号重新反射回四分之一波片5、光栅4、准直透镜3、光纤套管2内的光纤，调整MEMS旋转反射镜6的反射角度，实现将所需波长的光信号从B12输出，即实现滤波功能，改变反射镜角度，即改变输出光信号的波长。

每一对光纤Bi1-Bi2(1≦i≦n)通过一个由准直透镜3，光栅4，四分之一波片5，MEMS旋转反射镜6构成的滤波系统，最终光信号从第一对光纤的B11输入，从最后一对光纤的Bn2输出，和之前的B11输入光信号，B12输出光信号实现一次滤波相比，B11输入，Bn2输出，等效于n次滤波功能级联，显著实现了滤波器带宽的压窄、分辨率的提升，同时在此过程中准直透镜3、光栅4、四分之一波片5和MEMS旋转反射镜6被n次反复共用，实现n次滤波功能级联的同时，没有增加额外的准直透镜3、光栅4、四分之一波片5和MEMS旋转反射镜6，成本也得到了有效控制。

实施例二：

请参阅图3所示，在实施例一的基础上，本实用新型提供一种技术方案：准直透镜3远离n对光纤1的一侧设置有多片光栅级联光栅组7，多片光栅级联光栅组7远离准直透镜3的一侧设置有四分之一波片5，四分之一波片5远离多片光栅级联光栅组7的一侧设置有MEMS旋转反射镜6。

本实施例中，通过将单片光栅4换成了多片光栅级联光栅组7，多片光栅级联光栅组7相对于单片光栅4可以将滤波器带宽压窄、分辨率提升。

实施例三：

请参阅图4所示，在实施例一、实施例二的基础上，本实用新型提供一种技术方案：n对光纤1之间并列设置，且n对光纤1之间相互粘接固定，其中，n对n对光纤1的排布方式是以光轴对称的二维排布方式，将之前的二维光纤排布方式更换为一维光纤排布方式。

本实施例中，具体的一维光纤排布实现方式可以是简单的光纤并列粘结、特定的凹槽定位、一维的套管定位或其它等效固定方式，光纤对B11和B12，B21和B22……Bn1和Bn2以系统光轴A1-A2对称排布。

工作原理：

在使用时，首先，输入光信号通过光纤B11传到准直透镜3，准直透镜3将光纤传来的发散光准直，发散光准直之后，光信号入射到光栅4，由于光栅的衍射作用，经过光栅后不同波长的光出射角度不同，经过光栅后不同角度即不同波长的光信号传到四分之一波片5，四分之一波片5的作用是调节整个滤波器的偏振相关损耗PDL，光信号经过四分之一波片5后到达MEMS旋转反射镜6，MEMS旋转反射镜6将光信号重新反射回四分之一波片5、光栅4、准直透镜3、光纤套管2内的光纤，调整MEMS旋转反射镜6的反射角度，实现将所需波长的光信号从B12输出，即实现滤波功能，改变反射镜角度，即改变输出光信号的波长；

每一对光纤Bi1-Bi21≦i≦n通过一个由准直透镜3、光栅4、四分之一波片5和MEMS旋转反射镜6构成的滤波系统，最终光信号从第一对光纤的B11输入，从最后一对光纤的Bn2输出，和之前的B11输入光信号，B12输出光信号实现一次滤波相比，B11输入，Bn2输出，等效于n次滤波功能级联，显著实现了滤波器带宽的压窄、分辨率的提升。

Claims (7)

1.一种光纤波长可调谐滤波器，包括若干对n对光纤(1)、光纤套管(2)、准直透镜(3)、光栅(4)、四分之一波片(5)和MEMS旋转反射镜(6)，其特征在于：所述n对光纤(1)的外壁套接有光纤套管(2)，所述n对光纤(1)的一侧设置有准直透镜(3)，所述准直透镜(3)远离n对光纤(1)的一侧设置有光栅(4)，所述光栅(4)远离准直透镜(3)的一侧设置有四分之一波片(5)，所述四分之一波片(5)远离光栅(4)的一侧设置有MEMS旋转反射镜(6)；

所述n对光纤(1)的外壁与光纤套管(2)的内壁通过胶水相互粘接固定，所述n对光纤(1)与光纤套管(2)粘接的一侧端面被抛光，且端面上镀有增透膜。

2.根据权利要求1所述的一种光纤波长可调谐滤波器，其特征在于：每个所述n对光纤(1)均以准直透镜(3)的光轴为中心轴呈轴对称设置，相邻所述n对光纤(1)之间依次连接。

3.根据权利要求1所述的一种光纤波长可调谐滤波器，其特征在于：所述n对光纤(1)中的B11和B12构成一对输入光纤和输出光纤。

4.根据权利要求1所述的一种光纤波长可调谐滤波器，其特征在于：所述准直透镜(3)是单一球面透镜、非球面透镜、渐变折射率透镜、准直功能透镜和多个透镜的组合。

5.根据权利要求1所述的一种光纤波长可调谐滤波器，其特征在于：所述MEMS旋转反射镜(6)由电驱动旋转反射镜、马达转动的旋转反射镜和手动旋转的旋转反射镜方式实现。

6.根据权利要求1所述的一种光纤波长可调谐滤波器，其特征在于：所述准直透镜(3)远离n对光纤(1)的一侧设置有多片光栅级联光栅组(7)，所述多片光栅级联光栅组(7)远离准直透镜(3)的一侧设置有四分之一波片(5)，所述四分之一波片(5)远离多片光栅级联光栅组(7)的一侧设置有MEMS旋转反射镜(6)。

7.根据权利要求6所述的一种光纤波长可调谐滤波器，其特征在于：所述n对光纤(1)之间并列设置，且n对光纤(1)之间相互粘接固定。