CN2442293Y - 用于光纤通信的多级串联式双折射窄带滤光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属光纤通信领域中的窄带滤光器,该窄带滤光器是通过先将任意信号光分解成互相垂直线偏振的光,让这两束光顺利地(接近100%地透过)通过双折射窄带滤光器,最后又将两束光合并还原成入射时的光。这类窄带滤光器有带宽窄、视场角大、中心波长可以快速调制、峰值透过率接近100%、插入损耗小于0.1dB的优点。

Description

用于光纤通信的多级串联式双折射窄带滤光器

本实用新型属光纤通信领域。

目前，光纤通信中WDM和DWDM的关键问题是多路激光信号的合成与分离，其关键元件是窄带滤光器。例如：256路波长不同的激光信号，在同一根光纤中传输，最终要将这256路信号准确地分离到256个信道中去，而不会产生任何干扰或窜音，就必须依赖于窄带滤光器。目前，市场上主要的有光学薄膜器件，是采用光学多层介质膜的方式形成窄带干涉滤光器。还有一类窄带滤光器，是由多个不同性能的双折射晶体组合形成的滤光器，简称为双折射滤光器。目前双折射滤光器主要有三种基本类型：LYOT型、SOLC型和EVANS型。其共同的缺点是由于双折射滤光器只能透过线偏振光。因此，对自然光而言其理论峰值透过率也低于50％，插入损耗为5dB以上，远远超过了光纤通信所要求的0.5dB以下。这就意味着如果不对普通双折射滤光器加以改进，这类器件就无法满足光纤通信的要求。

本实用新型的目的，是通过先将任意信号光分解成互相垂直线偏振的光，让这两束光顺利地(接近100％地透过)通过双折射窄带滤光器，最后又将两束光合并还原成入射时的光，从而使双折射滤光器的理论峰值透过率接近100％、插入损耗≤0.1dB，以满足光纤通信的需要。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案。本结构包括改进型格兰-泰勒棱镜、双折射晶体片，全反射镜组成，对改进的格兰-泰勒棱镜采取上、下平行多级串联式布置，在入射光相垂直的下行前置和后置设有2个全反射镜(9)和(13)，改进型格兰-泰勒棱镜(10)、(11)、(12)旋转90^*布置，双折射晶体片(2)、(4)、(6)设在改进型格兰-泰勒镜(1)、(3)、(5)、(7)之间，最后通过全反射镜(13)和改进型格兰-泰勒棱镜将2束光合并为1束光，双折射晶体片(2)、(4)、(6)的厚度以2倍数递增。本实用新型的技术方案中，关键是先将一束任意状态的入射光，分解为两束传输方向和振动方向都互相垂直的线偏振光，然后将其中的与入射方向垂直的一束用一个全反射镜将其传输方向变为与入射方向相同，这样两束光就平行传输，再让双折射滤光器中通过该束光的改进型格兰一泰勒棱镜旋转90度至其透光方向，经过双折射窄带滤光器后，最终用全反镜与一个改进的泰勒镜将2束光合并为一束完整的光。当然这时所指的完整的光是所需要的在窄带滤光器透过波段范围内的光，在光纤通信中即有用的信号光。

本实用新型的主要优点有：1、通过多级组合可以有很窄的带宽，2、大视场角比薄膜干涉滤光器容易调节得多，3、中心波长可以调节而且通过声光或电光调制中心波长的速度很快，4、峰值透过率接近100％、插入损耗小于0.1dB。

下面进一步用附图说明本实用新型的结构。附图是一个三级串联的本实用新型的双折射窄带滤光器的示意图。图中(1)、(3)、(5)、(7)、(8)都是完全相同的改进型格兰一泰勒棱镜，其功能是将一束任意状态的光分解为两束传输方向和振动方向都互相垂直的线偏振光，其中一束振动方向垂直于纸面(用·表示)，另一束振动方向平行于纸面(用上下箭头↓↑表示)。在镀膜状态和其他工艺都很好的状态下，一束自然光通过该棱镜后就变成强度相等(各占入射光的50％)的两束光，即平均透过率为50％。只有在入射光为振动方向平行于纸面的线偏振光的情况下其透过率才可能接近100％(人们将此方向称为棱镜的透光方向)。它们对振动方向平行于纸面的线偏振光的透过率接近100％；(10)、(11)、(12)也都是完全相同的改进型格兰-泰勒棱镜，但它们的透光方向转动了90度，即对振动方向垂直于纸面的线偏振光的透过率接近100％。图中(2)、(4)、(6)是三个双折射晶体片，一般说来晶体片的厚度是以2的倍数递增。当光线通过双折射晶体时，平行于晶体快慢轴的偏振光矢量之间产生一个相位延迟，相位延迟的光在出射界面形成干涉就产生了滤光作用。晶体厚度的设计决定了滤光器的透过波长范围，有成熟的理论。双折射滤光器一般是多级串联或不同类型的滤光器的混合串联，级数越多带宽越窄。图中(9)、(13)是两个全反射镜。很容易看出，图中包含了两个并列的三级串联的LYOT滤光器，但其透光方向互相垂直、而且共用了(2)、(4)、(6)三个双折射晶体片。当任意状态的入射光线通过1时，就被分解为两束传输方向和振动方向都互相垂直的线偏振光，其中一束光直接通过三级串联的LYOT滤光器，另一束经过全反射镜(9)的反射后也通过三级串联的LYOT滤光器，由于图1的特殊布置两束光都是接近100％地通过，最终经(8)和(13)的合并后成为一束完整的光。简言之，一束光首先被一分为二，然后经滤光器滤光、有用的100％地被通过，最终合二为一。

本实用新型的一个实施例子是：将图中(2)、(4)、(6)三个双折射晶体片的材料用方解石制作，它们的厚度分别为1.9817、3.9634、7.9268毫米，其它都按图1中的标记采购标准元件，其透光面都镀全透薄膜，这样制作的双折射窄带滤光器的透过带宽就为0.427纳米、峰值透过率为99.8％、插入损耗小于0.1dB、自由光谱区7.75纳米，完全能满足在光纤通信的WDMDWDM系统中应用的要求。

Claims (2)

1、一种用于光纤通信的多级串联式双折射窄带滤光器，包括由改进型格兰-泰勒棱镜，双折射晶体片和全反射镜组成，其特征在于对改进的格兰-泰勒棱镜采取上、下平行多级串联式布置，在入射光相垂直的下行前置和后置设有2个全反射镜(9)和(13)，改进的格兰-泰勒棱镜(10)、(11)、(12)旋转90^*布置，双折射晶体片(2)、(4)、(6)设在改进的格兰-泰勒棱镜(1)、(3)、(5)、(7)之间。

2、根据权利要求1所述的一种用于光纤通信的多级串联式双折射窄带滤光器，其特征在于双折射晶体片的厚度以2倍数递增。

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