CN105807449A - 一种可调光滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调光滤波器，其特征在于：包括N个波长可调的周期性滤波器，且N≥2，所述的N个波长可调的周期性滤波器的自由光谱范围（FSR）不相等，所述的N个波长可调的周期性滤波器经光纤依次级联。本发明所述的可调光滤波器，具有的有益效果为：具有结构简单、生产工艺方便、成本低、性能好且可靠性高，同时可以有效降低周期性滤波器的加工难度和降低电路控制部分的控制难度。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯领域，尤其涉及是一种用于光信号的滤波和探测的可调光滤波器。
背景技术
可调光滤波器是一种重要的通讯光学器件，只允许特定波长信号透射，其余波长信号反射掉或者滤除掉。可调谐光滤波器可以用于不同信道的光信号筛选，作为一种波长选择器件在光通讯***中发挥着越来越重要的作用。
可调光滤波器可以应用于比如波分复用器件、波长选择器、光放大器的噪声抑制、色散补偿器等。通过可调谐光滤波器与光性能监控器OPM、光分插复用器或者光交叉连接器OXC的结合，全光网络***的功能将可以完全发挥。现有的可调谐光滤波器主要有：马赫-曾德干涉型滤波器、基于光栅的滤波器、基于FP腔的滤波器、介质薄膜型滤波器以及有源光滤波器等。现有的可调滤波器不同核心技术方案的滤波器在实现可调性能上，有各自的优势也存在各自的困难，或是技术，或是成本，或是可靠性等。
发明内容
针对已公开技术方案的不足，本发明提出一种结构简单、生产工艺方便、成本低、性能好且可靠性高的可调光滤波器。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种可调光滤波器，其特征在于：包括N个波长可调的周期性滤波器，且N≥2，所述的N个波长可调的周期性滤波器的自由光谱范围（FSR）不相等，所述的N个波长可调的周期性滤波器经光纤依次级联。
优选的，还包括电路控制部分，所述的电路控制部分同时控制波长选择开关和N个波长可调的周期性滤波器。
优选的，还包括一波长选择开关，所述的波长选择开关与电路控制装置相连，并设于第一个波长可调的周期性滤波器的入射光路上。
进一步，所述的波长可调的周期性滤波器为标准具元件或光纤光栅元件等其它光学元件。
进一步，所述的波长可调的周期性滤波器为热敏材料，所述的电路控制部分为热调谐方式；或所述的波长可调的周期性滤波器为电光材料，所述的电路控制部分为电调谐方式。
进一步，所述的标准具元件或光纤光栅元件为单腔或多腔结构。
优选的，还包括N个高反射镜，所述的高反射镜设于每个波长可调的周期性滤波器的出射光路上，并将出射光反射回该波长可调的周期性滤波器。
优选的，所述的波长选择开关包括继电器、N个滤波片，所述的N个滤波片粘结于继电器的连杆上，所述的继电器控制继电器连杆移动，进而入射光通过其中一个滤波片；所述的波长选择开关包括第一1×N光开关、N个滤波片、第二1×N光开关，所述的N个滤波片并列设于第一1×N光开关和第二1×N光开关间，且分别与第一1×N光开关和第二1×N光开关通过光纤相连。
采用上述技术手段，本发明所述的可调光滤波器，具有的有益效果为：具有结构简单、生产工艺方便、成本低、性能好且可靠性高，同时可以有效降低周期性滤波器的加工难度和降低电路控制部分的控制难度。
附图说明
图1为本发明所述的可调光滤波器示意图1；
图2为本发明所述的可调光滤波器示意图2；
图3为采用标准具作为滤波器的示意图3；
图4为图3的滤波曲线示意图；
图5为增加高反射镜的示意图；
图6为标准具单次和双次滤波曲线的对比示意图；
图7为采用双腔标准具作为滤波器的示意图；
图8为单腔标准具与双腔标准具的滤波曲线的对比示意图；
图9为双腔标准具增加反射镜的示意图；
图10为2个单双腔标准具单次与多次滤波对比示意图；
图11为图2增加波长选择开关示意图；
图12为波长选择开关滤波曲线示意图；
图13Vernier效应后滤波曲线和波长选择开关滤波曲线示意图1；
图14为图13最终滤波曲线示意图1；
图15为Vernier效应后滤波曲线和波长选择开关滤波曲线示意图2；
图16为图15最终滤波曲线示意图2；
图17加波长选择开关可调光滤波器实施例1；
图18加波长选择开关可调光滤波器实施例2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实用新型所述的可调光滤波器，包括电路控制部分2，光纤依次级联的第一波长可调的周期性滤波器11、第二波长可调的周期性滤波器12，入射光经过第一波长可调的周期性滤波器11，滤波后只有特定波长的光透过，由于第一波长可调的周期性滤波器11的FSR和第二波长可调的周期性滤波器12的FSR不同，所以第一波长可调的周期性滤波器11和第二波长可调的周期性滤波器12的相邻的透过峰中不能同时完全对准，透过的光再通过第二波长可调的周期性滤波器12后，只有在两个滤波器同时为透过峰的波长的光才能透过，其余部分的光将被过滤掉，使得在应用波段范围内只有一个透过峰，从而实现滤波功能。图1为两个周期性滤波器的Vernier效应来实现滤波功能，也可以是3个或者多个周期性滤波元件（如图2所示）的Vernier效应来实现滤波功能。
波长可调的周期性滤波器可以为热敏材料，也可以是电光材料，或者其他特殊可调节的材料。若为热敏感材料，则电路控制部分为热调谐方式，若为电光材料，则电路部分为电路控制部分为电调谐方式，电路控制部分同时控制周期性的滤波元件，使得所有周期性滤波元件距离目标波长最近的透过峰都调节到目标峰位置，从而实现可调滤波功能。如图3所示的采用标准具作为波长可调的周期性滤波器所示，包括级联的第一标准具301、第二标准具302，其滤波曲线如图4所示，其中401为第一标准具301的滤波曲线，402为第二标准具302的滤波曲线，403为级联滤波曲线，只有在两个滤波器同时为透过峰的波长的光才能透过，其余部分的光将被过滤掉，使得在应用波段范围内只有一个透过峰，从而实现滤波功能。
如图5所示，由于同一个标准具在相同的入射角度的情况下透过峰相同，在标注具501、502后侧增加一个高反射镜503、504，使入射光往返通过同一个标准具来实现二次滤波，进一步提高隔离度同时降低对镀膜指标的要求，且几乎不增加成本的情况下，如图6所示，601为标准具单次级联曲线，602为标准间往返级联曲线，即在相同的镀膜指标下，标注具往返通过标准具可以获得更高的隔离度。
如图7所示，用双腔标准具701、702代替图3单腔标注具，由于双腔标准具不仅可以实现滤波功能，同时还可以实现平顶滤波功能，即滤波曲线顶部相比单腔标注具的滤波曲线更加平坦，如图8单腔标准具与双腔标准具的滤波曲线的对比示意图所示，其中801为双腔标准间702的滤波曲线，802为双腔标准间701的滤波曲线，803为单腔标准间302的滤波曲线，804为单腔标准间301的滤波曲线。
如图9所示，在双腔标准具901、902后侧都增加一个高反射镜903、904，使入射光往返通过同一个标准具来实现二次滤波，从而得到完全可以满足通讯应用的滤波曲线。如图10所示，其中1001为单腔往返级联滤波曲线，1002为单腔级联滤波曲线，1003为双腔往返级联滤波曲线，1004为双腔级联滤波曲线，可知2个单双腔标准具单次与多次滤波对比示意图，在相同的镀膜指标下，双腔标注具往返通过标准具可以获得全可以满足通讯应用的滤波隔离度，平顶结构的带宽。
如图11所示，为了满足在整个工作波段范围内只有一个透过峰，周期性滤波元件的需要做到很薄，加工难度非常大，同时由于常规热敏感材料的温度系数或者电光材料的电光系数有限，为了满足在整个波段范围内都可以调节的，需要的调节温度范围或者电压非常大，对控制部分要求很高。为了解决这些问题，本发明所述的滤波器装置在入射端增加一波长选择开关3，入射光经过波长选择开关3后，入射光波长可以被分为N段，每一段都可得到一个更窄波长带宽的光输出。如图12波长选择开关滤波曲线所示，波长选择开关可以将入射光分为滤波片1曲线1201和滤波片2曲线1202所示的两段。滤波装置在整个给工作波段范围内Vernier效应之后可以有两个波峰如图13、15所示，通过波长选择开关过滤掉其中的一个波峰如图14、16所示，从而实现在整个工作波段范围内只有一个透过峰。因此周期性滤波器的厚度可以增加从而降低了周期性滤波片的加工难度者加工难度，同时，由于周期性滤波片可以分段调谐，所以也降低了温度控制的范围或者电控制范围，所以也可以大大降低电路控制部分的难度。
图17所示，波长选择开关的结构可以为将多个滤波片1701-170n粘接到继电器27连杆271上，切换继电器27状态，可以选择光从任一个滤波片通过，从而实现将入射光波段分为更窄的两段，从而降低加工和控制难度，实现滤波。该波长选择开关可以是单一的一个元件，也可以由图18所示，由1×n选择开关1902、1×n选择开关1902、滤波片1801-180n组成,通过级联而来实现相似功能。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种可调光滤波器，其特征在于：包括N个波长可调的周期性滤波器，且N≥2，所述的N个波长可调的周期性滤波器的自由光谱范围不相等，所述的N个波长可调的周期性滤波器经光纤依次级联。
2.根据权利要求1所述的一种可调光滤波器，其特征在于：还包括一波长选择开关，所述的波长选择开关设于第一个波长可调的周期性滤波器的入射光路上。
3.根据权利要求2所述的一种可调光滤波器，其特征在于：还包括电路控制部分，所述的电路控制部分同时控制波长选择开关和N个波长可调的周期性滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种可调光滤波器，其特征在于：所述的波长可调的周期性滤波器为标准具元件或光纤光栅元件。
5.根据权利要求1所述的一种可调光滤波器，其特征在于：所述的波长可调的周期性滤波器为热敏材料，所述的电路控制部分为热调谐方式；或所述的波长可调的周期性滤波器为电光材料，所述的电路控制部分为电调谐方式。
6.根据权利要求4所述的一种可调光滤波器，其特征在于：所述的标准具元件或光纤光栅元件为单腔或多腔结构。
7.根据权利要求1所述的一种可调光滤波器，其特征在于：还包括N个高反射镜，所述的高反射镜设于每个波长可调的周期性滤波器的出射光路上，并将出射光反射回该波长可调的周期性滤波器。
8.根据权利要求1所述的一种可调光滤波器，其特征在于：所述的波长选择开关包括继电器、N个滤波片，所述的N个滤波片粘结于继电器的连杆上，所述的继电器控制继电器连杆移动，进而入射光通过其中一个滤波片；所述的波长选择开关包括第一1×N光开关、N个滤波片、第二1×N光开关，所述的N个滤波片并列设于第一1×N光开关和第二1×N光开关间，且分别与第一1×N光开关和第二1×N光开关通过光纤相连。
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