專利名稱：一種帶寬可調平頂型光學濾波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光通訊器件領域，尤其涉及一種可調光學濾波器。
背景技術：
可調光濾波器是一種基本光學元件，其本質上為帶通型濾波器，即只允許特定波長信號通過，其他波長信號反射掉。它可以應用于DWDM系統中的可重構的光路上下服用/解復用器(ROADM)以及光交叉互聯(OXC)系統以及傳感網絡等諸方面。如用于抵消光放大器的增益斜度，從而減少各接收端光信號功率的信道之間的偏差。目前，主要的可調諧濾波器有F-P濾波器、馬赫-曾德濾波器、電光濾波器、光柵型濾波器和光纖布拉格光柵濾波器等。其中F-P濾波器的濾波曲線是高斯型，帶寬受到限制，而通過鍍膜手段雖然也可以做到平頂型，但是難度很大，成品率低，且帶寬不可調。而一般的光柵分光型的濾波器濾波波形經反射鏡濾波也是高斯型曲線。中國專利局2011年4月27日公開的發明專利申請《基于MEMS技術的可調諧光濾波器》(申請號:201010535888.0)公布了一種基于MEMS技術的可調諧光濾波器，包括有沿光路設置的:輸入準直器、反射鏡、聚焦透鏡、準直透鏡、分光元件、反射鏡和輸出準直器，其特征在于，所述的反射鏡為可轉動的反射鏡，所述的分光元件是衍射光柵，通過可轉動的反射鏡改變衍射光柵的入射角來實現波長選擇。該結構的缺點:該濾波器濾過的波形為高斯型，且帶寬不可調。美國專利局于2011年5月I日公告的發明專利《Compact high-resolutiontunable optical filter using optical diffraction element and a mirror〉〉(專利號:US7899330B2),公開了一種基于反射鏡和衍射光柵的高分辨率可調諧光濾波器。該光學濾波器包括分光兀件，光束透鏡組，MEMS反射鏡,波片。入射的多波長光信號被分光兀件分成單獨的波長信道，經過光束轉換透鏡組后，通過轉動MEMS反射鏡選擇反射波長信道，達到波長選擇的目的。該結構的缺點:該濾波器濾過的波形為高斯型，且帶寬不可調。
發明內容針對上述問題，本實用新型提出一種帶寬可調平頂型光學濾波器，具有平頂型濾波曲線，且結構簡單、帶寬可調。為達到上述目的，本實用新型提出的技術方案為:一種帶寬可調平頂型光學濾波器，包括依次排列的輸入輸出單元、準直系統、可轉動反射鏡、光柵、透鏡組和平面反射鏡，所述平面反射鏡前設有可變光闌；所述透鏡組設于光柵與可變光闌之間，光柵和平面反射鏡到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距；入射光由輸入輸出單元的輸入端入射后經準直系統準直，之后由可轉動反射鏡反射到光柵上，經光柵衍射之后的衍射光束經透鏡組、可變光闌后入射到平面反射鏡上，平面反射鏡與光路垂直，將入射光束沿原路反射，再次經過可變光闌、透鏡組、光柵，然后由可轉動反射鏡反射進入準直系統之后由輸入輸出單元的輸出端輸出。[0008]進一步的，還包括一光束整形單元，設于可轉動反射鏡與光柵之間。進一步的，所述光束整形單元為兩個或多個柱面鏡組成的光束整形透鏡組，或者是由兩個或多個球面透鏡組成的擴束透鏡組。進一步的，所述可變光闌為一維線性光闌，光闌寬度可調。進一步的，所述光柵為透射型衍射光柵或反射型衍射光柵。進一步的，所述可轉動反射鏡為MEMS反射鏡。進一步的，所述輸入輸出單元為環行器、雙光纖準直器或是兩個單光纖準直器。進一步的，所述平面反射鏡由一陣列反射鏡替代，并省略掉可變光闌。進一步的，所述陣列反射鏡為MEMS型或LCOS型的一維或二維陣列反射鏡，其中各個單元反射鏡均能獨立控制反射參量，在一維方向或二維方向上偏轉。本實用新型的有益效果為:采用可轉動反射鏡、衍射光柵和可變光闌結合，實現了平頂型的濾波曲線，且帶寬可根據需要調節，結構簡單、易于實現。
圖1為本實用新型的實施例一結構示意圖；圖2為實施例一濾波原理示意圖；圖3為可變光闌結構示意圖；圖4為實施例一中采用不同光闌寬度的計算濾波曲線；圖5為實施例一中采用不同光闌寬度的實驗濾波曲線；圖6為本實用新型實施例二結構示意圖。附圖標記:1、環行器；2、準直系統；3、MEMS反射鏡；4、擴束透鏡組；5、光柵；6、球面透鏡；7、可變光闌；701、基座；702、固定擋片；703、移動擋片；704、狹縫；705、電機平臺；
8、平面反射鏡；9、陣列反射鏡。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
，對本實用新型做進一步說明。如圖1所示為本實用新型的實施例一。包括依次排列的輸入輸出單元、準直系統
2、可轉動反射鏡、光束整形單元、光柵5、透鏡組和平面反射鏡8，該平面反射鏡8前設有可變光闌7 ;其中，透鏡組設于光柵5與可變光闌7之間，光柵5和平面反射鏡8到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距；。該實施例中，可轉動反射鏡采用MEMS反射鏡3，光柵5采用透射型衍射光柵，透鏡組采用一球面透鏡6，光束整形單元采用雙透鏡組成的擴束透鏡組4，兩透鏡的焦距分別為Π和f2，MEMS反射鏡3到前透鏡的距離等于前透鏡的焦距fl，光柵5到后透鏡的距離等于后透鏡的焦距f2，兩透鏡之間距離為fl+f2。輸入輸出單元采用一個環行器I，輸入光由環行器I的輸入端in入射，經過準直系統2后入射到MEMS反射鏡3上，反射后的光束經過擴束透鏡組4之后入射到光柵5上，經光柵5衍射發散，不同波長的光經不同角度出射，相同波長的光平行出射，經過球面透鏡6的會聚之后，相同波長的光會聚到平面反射鏡8上同一點 ，不同波長的光相互平行，分別投射到平面反射鏡8上不同的位置，如圖1中所示，從左到右分別為波長λ 、λ2、λ 3……λ η。平面反射鏡8與這些相互平行的光垂直，設于球面透鏡6的焦平面上，光經過平面反射鏡8反射后，沿原路返回，依次通過球面透鏡6、光柵5、擴束透鏡組4、MEMS反射鏡3、準直系統2，最后由環行器I的輸出端out輸出。當平面反射鏡8前沒有設置光闌時，所有光將沿原路返回，此時輸出曲線與波長無關，所有波長的插損值一樣，沒有濾波作用。在平面反射鏡8前設置一個可變光闌7，如圖3所示，可變光闌7中間為一狹縫704，狹縫704寬度可調，只有狹縫704內的光束可以被平面反射鏡8反射并沿原路返回，而狹縫704外的光束將被吸收，這樣在輸出端out得到的光譜就是一個帶通濾波曲線，帶寬跟狹縫704的寬度有關。通過調節可變光闌7的狹縫704寬度，就可調節濾波帶寬。該實施例中，可變光闌7包括基座701、固定擋片702和移動擋片703，移動擋片703設于一電機平臺705上，通過電機平臺705帶動在基座701上移動，以調節固定擋片702和移動擋片703之間的狹縫704大小，如圖3所示。如圖2所示，演示的是濾波波段的調諧，通過調節MEMS反射鏡3的角度來實現。當MEMS反射鏡3轉動到角度Θ I時，光路傳輸如圖中實線所示，這時由環行器I輸出端out輸出通帶為(λ 1+λ n)/2土 Λ λ ;當MEMS反射鏡3轉動到角度Θ 2時，光路傳輸如圖中虛線所示，這時由環行器I輸出端輸出通帶為[(λ1+λη)/2-Λ] 土 Λ λ ;iMEMS反射鏡3轉動到角度Θ 3時，光路傳輸如圖中雙實線所示，這時由環行器I輸出端輸出通帶為[(λ 1+λη)/2+Λ ] 土 Λ λ ;當厶=(λ 1-λ η)/2時，虛線和實線通過的帶寬分別是λ I土 Λ λ和λη土 Λ λ ;當厶<(λ 1-λη)/2時，透過的帶寬在λ I土 Λ λ和λη土 Λ λ之間浮動，從而就實現了平頂型的濾波器功能，而可變光闌7的狹縫704寬度可調，從而實現了帶寬可調的平頂型濾波器功能。如圖4和5所示，分別是根據不同光闌狹縫寬度計算出來的計算濾波曲線和不同光闌狹縫寬度實際實驗得出的實驗濾波曲線，圖中三條曲線表示狹縫大小變化時的濾波情況。如圖5所示是本實用新型的實施例二，與實施例一不同的是，采用一陣列反射鏡9替代可變光闌7和平面反射鏡8，優選的，本實施例的陣列反射鏡9為MEMS型二維陣列反射鏡，同樣設于球面透鏡6的焦平面上。當各個單元反射鏡都與球面透鏡6之后的各個波長的光束垂直時，所有波長的光均被反射沿原路返回，此時輸出曲線與波長無關，所有波長插損值一樣。當僅允許陣列反射鏡9中的部分單元反射鏡與光束垂直，其他單元反射鏡偏轉一定角度使其反射的光不能沿原路返回，就得到一個平頂的濾波器，并且和光束垂直的反射鏡數量可控，實現了帶寬的調節，也就得到一個平頂型帶寬可調的濾波器。盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內，在形式上和細節上對本實用新型做出的各種變化，均為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:包括依次排列的輸入輸出單元、準直系統、可轉動反射鏡、光柵、透鏡組和平面反射鏡，所述平面反射鏡前設有可變光闌；所述透鏡組設于光柵與可變光闌之間，光柵和平面反射鏡到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距；入射光由輸入輸出單元的輸入端入射后經準直系統準直，之后由可轉動反射鏡反射到光柵上，經光柵衍射之后的衍射光束經透鏡組、可變光闌后入射到平面反射鏡上，平面反射鏡與光路垂直，將入射光束沿原路反射，再次經過可變光闌、透鏡組、光柵，然后由可轉動反射鏡反射進入準直系統之后由輸入輸出單元的輸出端輸出。
2.如權利要求1所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:還包括一光束整形單元，設于可轉動反射鏡與光柵之間。
3.如權利要求2所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:所述光束整形單元為兩個或多個柱面鏡組成的光束整形透鏡組，或者是由兩個或多個球面透鏡組成的擴束透鏡組。
4.如權利要求1-3任一項所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:所述可變光闌為一維線性光闌，光闌寬度可調。
5.如權利要求1-3任一項所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:所述光柵為透射型衍射光柵或反射型衍射光柵。
6.如權利要求1-3任一項所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:所述可轉動反射鏡為MEMS反射鏡。
7.如權利要求1-3任一項所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:所述輸入輸出單元為環行器、雙光纖準直器或是兩個單光纖準直器。
8.如權利要求1所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:所述平面反射鏡由一陣列反射鏡替代，并省略掉可變光闌。
9.如權利要求8所述一種帶寬可調平頂型光學濾波器，其特征在于:所述陣列反射鏡為MEMS型或LCOS型的一維或二維陣列反射鏡，其中各個單元反射鏡均能獨立控制反射參量，在一維方向或二維方向上偏轉。
專利摘要本實用新型涉及光通訊器件領域，公開了一種帶寬可調平頂型光學濾波器，包括依次排列的輸入輸出單元、準直系統、可轉動反射鏡、光柵、透鏡組和平面反射鏡，所述平面反射鏡前設有可變光闌；所述透鏡組設于光柵與可變光闌之間，光柵和平面反射鏡到透鏡組的距離均等于透鏡組的焦距。該結構采用可轉動反射鏡、衍射光柵和可變光闌結合，實現了平頂型的濾波曲線，且帶寬可根據需要調節，結構簡單、易于實現。
文檔編號G02B26/08GK202948203SQ201220694498
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者胡豪成, 鄭保忠, 李陽 申請人:福州高意通訊有限公司