CN112114402A - 一种cwdm滤光片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CWDM滤光片，包括基片和设在所述基片一侧表面的膜系层；所述膜系层由低折射率膜层和高折射率膜层交替叠加而成；其中，所述高折射率膜层为SiH膜层。本发明提供的一种CWDM滤光片，通过采用SiH作为高折射率材料，与现有技术中的Ta2O5相比，有着更高的折射率、更少的膜层设计、更低的成本和更短的镀膜时间，可以使产品达到更好的光学效果，具有较高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光学通讯技术领域，尤其涉及一种CWDM滤光片。
背景技术
随着信息时代的到来，人们对光通信带宽的需求日益剧增，增加光路带宽的方法有两种：一是提高光纤的单信道传输速率；二就是增加单光纤中传输的波长数，即WDM(Wavelength Division Multiplexing，采用波分复用)技术。
目前，BMAN(Broadband Metropolitan Area Network，宽带城域网)正成为信息化建设的热点，DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用)的巨大带宽和传输数据的透明性，无疑是当今光纤应用领域的首选技术。然而，MAN(MetropolitanArea Network，城域网)等具有传输距离短、拓扑灵活和接入类型多等特点，如照搬用于长途传输的DWDM，必然成本过高；同时早期DWDM对MAN等的灵活多样性也难以适应。面对这种低成本城域范围的宽带需求，CWDM(Coarse wavelength division multiplexing，稀疏波分复用，也称粗波分复用)技术应运而生，并很快成为一种实用性的设备。
CWDM是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术。从原理上讲，CWDM技术就是利用光复用器将不同波长的光信号复用至单根光纤进行传输，然后在链路的接收端，又借助光静复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号，最后连接到相应的接收设备。
其中，CWDM滤光片是区分不同波长的一个重要器件，是利用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高、低折射率的光学薄膜，能实现1217nm波段、1291nm波段、1311nm波段、1331nm波段、1351nm波段、1371nm波段高透，其余波段截止。
现有技术中的CWDM滤光片使用高、低折射率材料通过不同膜层交替堆加达到效果。一般使用的高折射率材料有Ti3O5、Nb2OB、Ta2O5等，而低折射率材料则有SiO2等。然而，CWDM滤光片现有的膜系层，使用的高折射率材料为Ta2O5，该材料有以下三个缺点：
第一，Ta2O5折射率较低，给膜系理论设计带来了较大的困难；
第二，膜层较厚、为了实现光学功能，设计膜层达到了150多层，镀膜耗时长，设备运行成本高；
第三，材料贵，Ta2O5要用到较昂贵的Ta靶材。
因此，如果可以研制出一种有着更高的折射率、膜层设计更少、成本更低的CWDM滤光片，将很好地解决上述所有的问题和缺点，开拓科研领域，服务信息生活，其市场前景也将会很可观。
发明内容
本发明提供一种CWDM滤光片，以解决现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种CWDM滤光片，包括基片和设在所述基片一侧表面的膜系层；
所述膜系层由低折射率膜层和高折射率膜层交替叠加而成；其中，
所述高折射率膜层为SiH膜层。
进一步地，所述CWDM滤光片中，所述低折射率膜层为SiO2膜层。
进一步地，所述CWDM滤光片中，所述膜系层具有60～100层膜层；其中，
奇数层为SiO2膜层，偶数层为SiH膜层。
进一步地，所述CWDM滤光片中，所述膜系层具有83层膜层。
进一步地，所述CWDM滤光片中，所述奇数层中，第1、5、9、11、19、67、71、79层的厚度为222.84nm，第3、8层的厚度为445.68nm，第13、15、17、21、23、25、27、29、31、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、63、65、69、73、75层的厚度为668.52nm，第7、77层的厚度为1337.04nm，第83层的厚度为150.42nm。
进一步地，所述CWDM滤光片中，所述偶数层中，第2、4、6、8、10、16、22、28、34、40、46、52、58、64、70、76、78、80层的厚度为97.53nm，第12、18、24、30、36、42、48、54、60、66、72层的厚度为195.07nm，第14、20、26、32、38、44、50、56、62、68、74层的厚度为292.6nm，第82层的厚度为86.61nm。
进一步地，所述CWDM滤光片中，所述基片为具有高透射率的D263T或K9玻璃。
本发明实施例提供的一种CWDM滤光片，通过采用SiH作为高折射率材料，与现有技术中的Ta2O5相比，有着更高的折射率、更少的膜层设计、更低的成本和更短的镀膜时间，可以使产品达到更好的光学效果，具有较高的推广应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的CWDM滤光片的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的CWDM滤光片的光谱图；
图3是本发明实施例提供的CWDM滤光片的通带内反射隔离图。
附图标记：
基片1，SiH膜层2，SiO2膜层3。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
有鉴于CWDM滤光片现有的膜系层存在的缺陷，本申请人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够避免现有技术中缺陷的CWDM滤光片，使得CWDM滤光片更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
请参考图1～3，本发明实施例提供一种CWDM滤光片，包括基片1和设在所述基片1一侧表面的膜系层；
所述膜系层由低折射率膜层和高折射率膜层交替叠加而成；其中，
所述高折射率膜层为SiH膜层2。
在本实施例中，所述基片1为D263T或K9等在1271波段具有高透射率的玻璃；所述低折射率膜层为SiO2膜层3。
需要说明的是，现有技术中设计的CWDM滤光片的高折射率材料是Ta2O5(五氧化二钽)、低折射率材料是SiO2(二氧化硅)，设计出的膜层层数多达150多层，而本实施例通过采用SiH(氢化硅)来代替Ta2O5，可配合SiO2设计出一个膜层层数少、峰值***损耗低、平坦度低的膜系层；具体的，用采SiH代替Ta2O5设计出的膜层层数少了近一半，仅为60～100层，使得光以0度角垂直入射时，中心波长λ在1200～1400nm之间任意一个波长，通带范围在1190～1410nm内，(λ-10)～(λ+10)nm长度，隔离带在1100～(λ-12)&(λ+12)～1638nm，峰值***损耗小于0.15db，通带内反射隔离大于15db，通带内传输隔离大于45db，具有更高的光学性能，更低的成本和更短的镀膜时间，而且靶材需要的是H2(氢气)，材料成本较低。
在一种实施方式中，通过理论计算和软件设计，SiO2和SiH这两种材料交替排布，层数为83层；其中，奇数层为SiO2膜层3，偶数层为SiH膜层2；当使得光以0度角垂直入射时中心波长在1271nm之间，通带范围在1264.6～1278.4nm，隔离带在1250～1258nm和1283～1638nm，峰值***损耗为0.05db，通带内反射隔离为24db，通带内传输隔离为48db。
优选的，按照设计膜层分布，用物理气相沉积方式，将每一层镀制到设计的厚度，具体如下表1所示：
表1：CWDM滤光片膜系设计表
从表1中可知，所述奇数层中，第1、5、9、11、19、67、71、79层的厚度为222.84nm，第3、8层的厚度为445.68nm，第13、15、17、21、23、25、27、29、31、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、63、65、69、73、75层的厚度为668.52nm，第7、77层的厚度为1337.04nm，第83层的厚度为150.42nm。
所述偶数层中，第2、4、6、8、10、16、22、28、34、40、46、52、58、64、70、76、78、80层的厚度为97.53nm，第12、18、24、30、36、42、48、54、60、66、72层的厚度为195.07nm，第14、20、26、32、38、44、50、56、62、68、74层的厚度为292.6nm，第82层的厚度为86.61nm。
尽管本申请中较多的使用了诸如基片、膜系层、低折射率膜层、高折射率膜层等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本发明实施例提供的一种CWDM滤光片，通过采用SiH作为高折射率材料，与现有技术中的Ta2O5相比，有着更高的折射率、更少的膜层设计、更低的成本和更短的镀膜时间，可以使产品达到更好的光学效果，具有较高的推广应用价值。
至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。
提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。
在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。
当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。
空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。
Claims (7)
1.一种CWDM滤光片，其特征在于，包括基片和设在所述基片一侧表面的膜系层；
所述膜系层由低折射率膜层和高折射率膜层交替叠加而成；其中，
所述高折射率膜层为SiH膜层。
2.根据权利要求1所述的CWDM滤光片，其特征在于，所述低折射率膜层为SiO2膜层。
3.根据权利要求2所述的CWDM滤光片，其特征在于，所述膜系层具有60～100层膜层；其中，
奇数层为SiO2膜层，偶数层为SiH膜层。
4.根据权利要求3所述的CWDM滤光片，其特征在于，所述膜系层具有83层膜层。
5.根据权利要求4所述的CWDM滤光片，其特征在于，所述奇数层中，第1、5、9、11、19、67、71、79层的厚度为222.84nm，第3、8层的厚度为445.68nm，第13、15、17、21、23、25、27、29、31、33、35、37、39、41、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、63、65、69、73、75层的厚度为668.52nm，第7、77层的厚度为1337.04nm，第83层的厚度为150.42nm。
6.根据权利要求4所述的CWDM滤光片，其特征在于，所述偶数层中，第2、4、6、8、10、16、22、28、34、40、46、52、58、64、70、76、78、80层的厚度为97.53nm，第12、18、24、30、36、42、48、54、60、66、72层的厚度为195.07nm，第14、20、26、32、38、44、50、56、62、68、74层的厚度为292.6nm，第82层的厚度为86.61nm。
7.根据权利要求1所述的CWDM滤光片，其特征在于，所述基片为具有高透射率的D263T或K9玻璃。
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