DE69917532T2

DE69917532T2 - Optisches interferenzfilter

Info

Publication number: DE69917532T2
Application number: DE69917532T
Authority: DE
Inventors: Vladimir Pelkhaty
Original assignee: Ciena Corp
Current assignee: Ciena Corp
Priority date: 1998-01-15
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2019-01-15
Also published as: US6301042B1; WO1999036811A1; EP0966696A1; CA2285466A1; EP0966696B1; AU2228799A; DE69917532D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen optische Interferenzfilter. Insbesondere betrifft die Erfindung ein optisches Zweifach-Durchlassbereich-Interferenzfilter, das geeignet ist, optische Kanäle innerhalb eines ersten und zweiten Durchlassbereichs zu übertragen.
Optische Interferenzfilter beruhen auf Prinzipien der Interferenz, die reflektierte Intensitäten von Licht, das auf eine Oberfläche fällt, modifizieren. Ein bekanntes Beispiel einer Interferenz betrifft die Farben, die erzeugt werden, wenn Licht von einer dünnen Schicht aus Öl, die auf Wasser schwimmt, reflektiert wird. Kurz gesagt, kann durch Modifizieren der Grenzfläche einer Substanz und deren Umgebung mit einem dritten Material ein Reflexionsvermögen der Substanz signifikant geändert werden. Dieses Prinzip wird bei der Herstellung von optischen Interferenzfiltern verwendet. Diese Filter können als eines von dem oder als das Hauptfilterelement in optischen Abzweigmultiplexern verwendet werden, die in optischen Kommunikationssystemen eingesetzt sind, um einen oder mehrere Kanäle von einem Übertragungssignal auszuwählen.
In seiner einfachsten Form umfasst ein optisches Interferenzfilter einen Hohlraum, der aus zwei Teilreflektoren besteht, die durch einen Abstandhalter getrennt sind. Jeder Teilreflektor, der auch als Viertelwellenstapel bezeichnet wird, ist typischerweise aufgebaut, indem alternierende Schichten aus dielektrischen Materialien mit einem hohen und niedrigen Brechungskoeffizienten bzw. -index auf einem Substrat angeordnet bzw. abgelegt werden, wobei jede Schicht eine optische Dicke (definiert als Brechungsindex der physischen Dicke x) einer Viertelwelle (λ/4) bei der gewünschten Wellenlänge des Filters aufweist. Der Abstandhalter ist typischerweise eine Halbwellen- (oder Mehrfachhalbwellen) -schicht. Ein Interferenzfilter hat eine zugeordnete Übertragungscharakteristik, die eine Funktion der Reflexion der Schichten aus Materialien mit hohem und niedrigem Koeffizienten ist, die dem Stapel zugeordnet sind.
Bei vielen Anwendungen sind optische Interferenzfilter aufgebaut, indem mehrfache Hohlräume verwendet werden. Typischerweise sind Hohlräume oben auf anderen Hohlräumen angeordnet mit einer Viertelwellenschicht eines Materials mit niedrigem Koeffizienten dazwischen. Multi- bzw. Mehrfach-Hohlraumfilter erzeugen Übertragungsspektren, die in optischen Kommunikationssystemen bevorzugt sind, bei denen scharfe Kurvenverläufe bzw. Neigungen und rechteckige bzw. quadratische Durchlassbereiche benötigt werden, um einen oder mehrere optische Kanäle auszuwählen. Je größer die Anzahl der verwendeten Hohlräume ist, desto steiler ist die Neigung der Übertragungsbandbreite, die einem bestimmten Filter zugeordnet ist. Die Übertragungsbandbreite eines Mehrfachhohlraumfilters ist weiter im Vergleich zu der Übertragungsbandbreite, die einem einzelnen Hohlraumfilter zugeordnet ist.
Die Druckschrift US-A-5410431 beschreibt ein optisches Mehrfachdurchlassbereichfilter, die Druckschrift US-A-4958892 beschreibt Beugungskohärenzfilter und die Druckschrift FR-A-2658619 beschreibt ein optisches Interferenzfilter.
1 zeigt ein beispielhaftes Übertragungsspektrum (normalisiert bzw. normiert bei 1,55 μm) für einen Viertelwel lenstapel mit einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten mit hohem/niedrigem Brechungskoeffizienten. Der Stapel ist abgestimmt, um Wellenlängen in dem Bereich von 1,5 μm zurückzuweisen bzw. zu unterdrücken und zeigt wellige Nebenkeulen bzw. Seitenzipfel, die mit Bezugsziffer 5 bezeichnet sind.
2 zeigt ein beispielhaftes Übertragungsspektrum (normalisiert bei 1,55 μm) für ein optisches Interferenzfilter mit einem einzelnen Hohlraum, das ein Stapelpaar verwendet, von denen jedes das in 1 gezeigte Übertragungsspektrum hat. Wie in 2 zu sehen ist, ist die Übertragungsantwort bei λ/λ₀ = 1,0 akzeptierbar, was 1,55 μm (λ/λ₀ = 1,55 μm/1,55 μm) entspricht. Die Antwort bei 0,845, was näherungsweise 1,31 μm entspricht (λ/λ₀ = 1,31 μm/1,55 μm), fällt jedoch auf das Seitenband und/oder innerhalb des Wellenbands bzw. des Welligkeitsbereichs des Übertragungsspektrums, wodurch eine Übertragung einer bestimmten Wellenlänge in diesem Bereich unzuverlässig wird. Insbesondere erzeugt das Interferenzfilter mit einzelnem Hohlraum eine hohe Transmission bzw. Durchlässigkeit bei Wellenlängen, die mit Bezugsziffer 10 bezeichnet sind, aber es erzeugt auch eine verhältnismäßig niedrige Transmission, wie mit 15 bezeichnet ist. Daher kann eine Übertragung bei Wellenlängen in dem 1,5 μm-Bereich zuverlässig sein, während eine Übertragung für Wellenlänge innerhalb des Wellenbands oder der Seitenbandneigung Variationen in der Übertragungseigenschaft ausgesetzt sind. Dies trifft ebenfalls für Wellenlängen in dem Bereich von 1,6 μm (λ/λ₀ = 1,62 μm/1,55 μm) zu. 2 zeigt, dass Interferenzfilter typischerweise einen einzelnen zuverlässigen Durchlassbereich bereitstellen.
Wie vorstehend bemerkt ist, können optische Systeme ein oder mehrere Interferenzfilter verwenden, um bestimmte Kanäle aus einem Übertragungssignal auszuwählen. Beispiels weise kann ein erstes Filter verwendet werden, um einen Nutzlastkanal auszuwählen, der mit Stimme und/oder einer Datenübertragung in dem Bereich von 1,5 μm verbunden ist, und ein zweites Filter wird verwendet, um einen Dienstkanal in dem Bereich von 1,3 μm oder 1,6 μm auszuwählen, der Systemgrad und/oder Netzwerküberwachungsinformationen trägt. Die Verwendung von zwei getrennten Filtern hat jedoch verschiedene Nachteile. Zunächst erhöht dies die Gesamtsystemkosten, da es die Herstellung und Installation von zwei einzelnen Komponenten erfordert. Als zweites haben optische Netzwerke typischerweise einen vorgegebenen Verlustbetrag, der wenn er überschritten wird, die Signalintegrität beeinträchtigen kann. Jede Komponente, in diesem Fall ein optisches Filter, trägt einen gewissen Verlust zu dem Gesamtnetzwerk bei. Durch Verwenden zweier getrennter Filter, um einen Nutzlastkanal und einen Dienstkanal auszuwählen, hat jedes Filter eine negative Auswirkung auf den Verlustbetrag des Netzwerks.
Daher gibt es einen Bedarf an einem Filterelement, das mit optischen Kommunikationssystemen verwendet wird, die geeignet sind, einen ersten und einen zweiten optischen Durchlassbereich auszuwählen. Es gibt weiterhin einen Bedarf daran, ein solches Filterelement bereitzustellen, das zuverlässig zumindest eine Wellenlänge auswählt, die einem Nutzlastkanal entspricht, sowie eine Wellenlänge, die einem Dienstkanal innerhalb eines optischen Netzwerks entspricht.
Die Erfindung erfüllt diese Erfordernisse und vermeidet die vorstehend genannten Nachteile, indem ein optisches Interferenzfilter bereitgestellt wird, das in der Lage ist, einen ersten und zweiten optischen Durchlassbereich bereitzustellen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bietet diese ein optisches Interferenzfilter nach Anspruch 1. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Er findung ist ein optisches Interferenzfilter mit mehreren Hohlräumen bereitgestellt, wie in Anspruch 15 beansprucht ist.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die folgende Zeichnung beschrieben.
1 zeigt ein Übertragungsspektrum (normalisiert bei 1,55 μm) für einen beispielhaften Viertelwellenstapel.
2 zeigt ein Übertragungsspektrum (normalisiert bei 1,55 μm) für ein optisches Interferenzfilter mit einem Hohlraum.
3 zeigt schematisch einen quadratisch gechirpten bzw. zeitproportional frequenzmodulierten Stapel, der auf einem transparenten Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung abgelegt ist.
4 zeigt optische Dickenwerte in Viertelwellen für 15 dielektrische Schichten, die in dem in 3 gezeigten Stapel gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
5 zeigt eine grafische Darstellung der optischen Dickenwerte, der in 4 aufgeführten dielektrischen Schichten.
6 zeigt ein normalisiertes Übertragungsspektrum für einen beispielhaften Stapel mit 15 quadratisch gechirpten Schichten gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt schematisch ein Interferenzfilter mit einem Hohlraum gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt optische Dickenwerte in Viertelwellen für ein Interferenzfilter mit einem Hohlraum gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein Übertragungsspektrum, das auf 1,55 μm normalisiert ist, für das Interferenzfilter mit einem Hohlraum, das mit Bezugnahme auf 7 beschrieben ist, gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt optische Dickenwerte in Viertelwellen für 119 Schichten, die in einem erfindungsgemäßen Interferenzfilter mit einem Hohlraum enthalten sind.
11 zeigt ein Übertragungsspektrum für das erfindungsgemäße Interferenzfilter mit einem Hohlraum, das mit Bezugnahme auf 10 beschrieben ist.
12 zeigt eine grafische Darstellung der optischen Dickenwerte der in 10 aufgeführten dielektrischen Schichten.
Die vorliegende Erfindung stellt ein optisches Interferenzfilter bereit, das einen hohen Transmissionsgrad (oder einen Reflexionsgrad nahe Null) für einen ersten und zweiten optischen Durchlassbereich aufweist. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Interferenzfilter in der Lage, eine Wellenlänge entsprechend einem Nutzlastkanal in dem Bereich von 1,5 μm und eine zweite Wellenlänge entsprechend einem Dienstkanal in dem Bereich von 1,3 μm auszuwählen. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Interferenzfilter in der Lage, eine Wellenlänge entsprechend einem Nutzlastkanal in dem Bereich von 1,5 μm und eine Wellenlänge entsprechend einem Dienstkanal in dem Bereich von 1,6 μm auszuwählen. Es sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung konfiguriert sein kann, um andere Wellenlängen sowie Durchlassbereiche auszuwählen, die eine Mehrzahl von optischen Wellenlängen umfassen.
In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente. 3 zeigt schematisch einen Stapel 10 mit fünfzehn Schichten (auch als ein Spiegel oder Teilspiegel bezeichnet), der auf einem transparenten Substrat 12 abgelegt ist, das beispielsweise Glas, Quarz usw. sein kann. Der Stapel 10 umfaßt dielektrische Schichten 13₁ ...13_N , wobei N = 15 in dieser beispielhaften Konfiguration ist. Jede der Schichten 13₁ ...13_N wechselt zwischen einer Schicht 13₁ mit einem hohen Brechungskoeffizienten, wie bspw. Ta₂O₅ (Brechungskoeffizient = 2,05), und einer Schicht 13₂ mit einem niedrigen Brechungskoeffizienten, wie bspw. SiO₂ (Brechungskoeffizient = 1,44). Die Anzahl an dielektrischen Schichten sowie die ausgewählten Materialien und die dielektrischen Schichten, die den Stapel 10 bilden, sind von der Bandbreite des gewünschten Filters abhängig. Beispielhafte Materialien zusätzlich zu den vorstehend genannten umfassen TiO₂ (Brechungskoeffizient = 2,25), Al₂O₃ (Brechungskoeffizient = 1,6), HfO₂ (Brechungskoeffizient = 1,971), ZrO₂ (Brechungskoeffzient = 2,035) usw., sind aber nicht darauf beschränkt.
Die dielektrischen Schichten 13₁ ...13_N haben optische Dickenwerte, die quadratisch gechirpt sind. (Da 3 eine schematische Darstellung eines Stapels mit fünfzehn Schichten ist, sind die optischen Dicken der dargestellten Schichten nicht maßstabsgerecht.) Um zu beschreiben, was mit quadratisch gechirpt gemeint ist, zeigt 4 beispielhaft optische Dickenwerte (t_n) für jede der fünfzehn dielektrischen Schichten 13₁ ...13₁₅ , die in dem Stapel 10 enthalten sind. Es sollte verstanden werden, dass diese Dicken lediglich zu Verdeutlichung unter Bezugnahme auf beispielhafte Durchlassbereiche bereitgestellt sind. Wie zu sehen ist, haben die Schichten 13₁ und 13₁₅ im wesentlichen dieselbe optische Dicke, die Schichten 13₂ und 13₁₄ haben ebenfalls im wesentlichen dieselbe optische Dicke usw. bis Schicht 13₈ , die die Mittelschicht ist und keine entsprechende symmetrische Schicht hat. Die Dicke jeder Schicht variiert basierend auf der folgenden Gleichung:
wobei t_n die resultierende optische Dicke ist, die einer bestimmten Schicht zugeordnet ist, N die Gesamtanzahl der Schichten ist, die zum Bilden eines einzelnen Stapels oder Spiegels verwendet werden, und n die Zahl der bestimmten Schicht innerhalb des Stapels ist. Das quadratische Chirpen der dielektrischen Schichten, die einen Stapel umfassen, resultiert in Schichten mit im wesentlichen optischen Dicken mit Nicht-Viertelwellen. 5 zeigt eine graphische Darstellung der optischen Dicken der dielektrischen Schichten des Stapels 10, der in 4 gezeigt ist und gemäß Gleichung (1). Wie in 5 zu sehen ist, hat der Graph eine einigermaßen konkave Form und daher bezeichnet die Gleichung (1) einen konkaven Stapel. Es sollte verstanden werden, dass benachbarte Schichten innerhalb des quadratisch gechirpten Stapels im wesentlichen gleiche optische Dicken haben können, während diese erhebliche konkave Form beibehalten wird.
6 zeigt ein Übertragungsspektrum, das für 1,55 μm normalisiert ist, für den quadratisch gechirpten Stapel 10 mit fünfzehn Schichten, der durch Gleichung (1) repräsentiert ist. Für normalisierte Wellenlängenwerte von etwa 0,9 bis 1,2 (1,5 μm-Bereich) hat der Stapel 10 einen niedrigen Transmissionsgrad oder hohen Reflexionsgrad. In diesem 1,3 μm-Bereich jedoch, der mit Bezugsziffer 20 bezeichnet ist, erzeugt der Stapel 10 eine hohe Übertragungscharakteristik mit fast keinen Wellen. Der beispielhafte Stapel 10 mit diesem Übertragungsspektrum kann als ein Teilspiegel innerhalb eines Interferenzfilters verwendet werden, das abgestimmt ist, einen Durchlassbereich in dem Bereich von 1,3 μm zu übertragen.
7 zeigt schematisch ein Interferenzfilter 30 mit einem Hohlraum, das einen ersten Stapel 32 und einen zweiten Stapel 33 aufweist, die durch einen Abstandhalter 35 getrennt sind. Der Abstandhalter kann ein Material mit einem niedrigen Brechungskoeffizienten sein, wie bspw. SiO₂ (1,44). Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jeder der Stapel 32, 33 quadratisch gechirpt, indem Gleichung (1) verwendet wird. 8 zeigt beispielhaft optische Dickenwerte (t_n) für ein Interferenzfilter mit einem Hohlraum und einunddreißig Schichten (M), wobei die dielektrischen Schichten 1 bis 15 den ersten Stapel 32 bilden, die Schicht 16 dem Abstandhalter 35 mit niedrigem Brechungskoeffizient entspricht und die Schichten 17 bis 31 den zweiten Stapel 33 bilden. Die symmetrischen optischen Dickenwerte dieser quadratisch gechirpten Schichten werden durch Schichten 1 und 15 demonstriert, die im wesentlichen dieselbe optische Dicke haben (1,1500000), Schichten 2 und 14, die im wesentlichen dieselbe optische Dicke haben (1,1102041) usw. für den ersten Stapel 32. Gleichermaßen haben Schichten 17 und 31 im wesentlichen dieselbe optische Dicke (1,1500000), Schichten 18 und 30 haben im wesentlichen dieselbe optische Dicke (1,1102041) usw. für den zweiten Stapel 33. Wiederum sollte verstanden werden, dass diese optischen Dicken lediglich zur Erläuterung gegeben sind. Außerdem ist wichtig, wenn Gleichung (1) angewandt wird, um die optische Dicke jeder in einem Hohlraum enthaltenen Schicht zu bestimmen, aufzuzeigen, dass „N" die Anzahl der Schichten in einem Stapel und nicht die Anzahl der gesamten Schichten „M" in dem Hohlraum bezeichnet. Auf ähnliche Weise bezeichnet „n" die bestimmte Schichtzahl in einem Stapel und nicht die Schichtzahl „m" innerhalb eines Hohlraums. Beispielsweise führt 8 31 Schichten in dem Hohlraum auf, aber für m = 18 ist n = 2 in Gleichung (1), da die achzehnte Schicht in dem Hohlraum der zweiten Schicht in dem zweiten Stapel entspricht, der aus den Schichten 17 – 31 besteht. Auf ähnliche Weise gilt für m = 30, n = 19, da die dreizehnte Schicht in dem Hohlraum der fünfzehnten Schicht in dem zweiten Stapel entspricht.
9 zeigt ein beispielhaftes Übertragungsspektrum, das für 1,55 μm normalisiert ist, für das Interferenzfilter mit einzelnem Hohlraum und einunddreißig Schichten, das in 7 gezeigt ist. Wie zu sehen ist, ist eine Übertragungsspitze bei λ/λ₀ = 1,0 gegeben, die einer Wellenlänge in dem Bereich von 1,5 μm entspricht (näherungsweise 1.550 nm), und eine verhältnismäßig wellenfreie Übertragungscharakteristik bei näherungsweise 0,845, was einer Wellenlänge in dem Bereich von 1,3 μm (näherungsweise 1.310 mm) entspricht. Daher bietet ein Interferenzfilter mit einem Hohlraum mit einem Paar von quadratisch gechirpten Stapeln einen hohen Übertragungsgrad bei einem ersten Durchlassbereich in dem Bereich von 1,5 μm und bei einem zweiten Durchlassbereich in dem Bereich von 1,3 μm, was einer Nutzlastkanalwellenlänge bzw. einer Dienstkanalwellenlänge in einem optischen Netzwerk entsprechen kann.
Das erfindungsgemäße Interferenzfilter kann ebenfalls durch Ablegen von Hohlräumen mit quadratisch gechirpten Stapel oben auf anderen Hohlräumen mit quadratisch gechirpten Stapeln gebildet werden. Beispielweise kann das Filter 30 mit einunddreißig Schichten und einzelnem Hohlraum, das unter Bezugnahme auf 7 beschrieben ist, oben auf einem weiteren Hohlraum abgelegt werden usw., um ein Mehrfachhohlrauminterferenzfilter zu bilden. Eine zusätzliche Kopplungsschicht ist zwischen den Hohlräumen abgelegt. Das sich ergebende Übertragungsspektrum für ein solches Mehrfach- bzw. Multihohlraumfilter erweitert die Übertragung von Wellenlängen in dem Bereich von 1.550 mm, während die verhältnismäßig wellenfreie Übertragungscharakteristik entsprechend der Wellenlänge in dem Bereich von 1.310 mm erhalten bleibt. Dies ist vorteilhaft, da die scharfe Spitze bei 1 in 9 zu schmal ist, um eine besondere optische Quelle abzustimmen, die einer Nutzlastkanalwellenlänge (1,5 μm Bereich) zugeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Interferenzfilter eine Übertragung für einen ersten Durchlassbereich in dem Bereich von 1,5 μm entsprechend einer Nutzlastkanalwellenlänge bereit und für einen zweiten Durchlassbereich in dem Bereich von 1.625 mm entsprechend einer Dienstkanalwellenlänge. Die alternative Ausführungsform basiert auf der folgenden Gleichung:
wobei t_n die optische Dicke ist, die einer bestimmten Schicht zugeordnet ist, N die Gesamtzahl der verwendeten Schichten ist, um einen einzelnen Stapel oder Spiegel zu bilden, und n die Zahl der bestimmten Schicht innerhalb des Stapels ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Wellenlängenabstand von dem Nutzlastkanalbereich (1.550 nm) zu dem Dienstkanalbereich (1.625 nm) näherungsweise 75 nm. Dies ist viel kürzer im Vergleich zu dem Abstand zwischen demselben Nutzlastkanal und dem Dienstkanal in dem Bereich von 1,3 μm, was näherungsweise 240 nm ist. Aufgrund dieses kurzen Abstands umfasst Gleichung (2) eine Änderung in der Größe des Chirpens von 0,15 bis 0,06. Zusätzlich erhöht sich die Anzahl an Schichten in jedem Hohlraum auf näherungsweise 119, wobei Schichten 1 bis 59 einen ersten Stapel oder Spiegel bilden, Schicht 60 einem Abstandmaterial mit geringerem Koeffizienten entspricht und Schichten 61 bis 119 den zweiten Stapel bilden. 10 führt beispielhaft optische Dickenwerte für das Filter mit einem Hohlraum auf, wobei Schichten 1 bis 59 dem ersten Stapel entsprechen, Schicht 60 dem Abstandhalter entspricht und Schichten 61 bis 119 dem zweiten Stapel entsprechen.
11 zeigt ein beispielhaftes Übertragungsspektrum für das Interferenzfilter mit einzelnem Hohlraum und 119 Schichten mit den optischen Dickenwerten, die unter Bezugnahme auf 10 aufgeführt sind. Wie zu sehen ist, liegt eine hohe Übertragungsspitze bei näherungsweise 1.550 nm vor, während eine verhältnismäßig wellenfreie Übertragungscharakteristik in dem Bereich von 1.625 nm vorliegt. Somit stellt ein Interferenzfilter mit einem Hohlraum mit einem Paar von quadratisch gechirpten Stapeln eine hohe Übertragung bei einem ersten Durchlassbereich in dem Bereich von 1.550 nm bereit und bei einem zweiten Durchlassbereich in dem Bereich von 1.625 nm, was einer Nutzlastkanalwellenlänge bzw. einer Dienstkanalwellenlänge innerhalb eines optischen Netzwerks entsprechen kann.
Zur Erläuterung zeigt 12 eine grafische Darstellung der optischen Dickenwerte für die in 10 aufgeführten dielektrischen Schichten, was einen Graphen mit einer einigermaßen konvexen Form erzeugt.
Wiederum kann das Interferenzfilter durch Ablegen von Hohlräumen mit quadratisch gechirpten Stapeln auf anderen Hohlräumen mit quadratisch gechirpten Stapeln ähnlich zu der Konfiguration, die in 7 gezeigt ist, gebildet werden. Beispielsweise kann der Hohlraum mit 119 Schichten, der unter Bezugnahme auf 11 beschrieben ist, oben auf einem weiteren Hohlraum mit einer Kopplungsschicht dazwischen abgelegt sein, um ein Interferenzfilter mit mehreren Hohlräumen zu bilden. Das sich ergebende Übertragungsspektrum für ein solches Filter mit mehreren Hohlräumen erweitert die Übertragung von Wellenlängen in dem Bereich von 1.550 nm, wie in 12 gezeigt ist, während die verhältnismäßig wellenfreie Übertragungscharakteristik entsprechend den Wellenlängen in dem Bereich von 1.310 nm erhalten bleibt. Das Multihohlraumfilter erhöht und quadriert den Durchlassbereich, der den Nutzlastkanalwellenlängen zugeordnet ist, während die verhältnismäßig wellenfreie Übertragungscharakteristik erhalten bleibt, die den Dienstkanalwellenlängen in dem Bereich von 1.625 nm zugeordnet ist.
Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass Fachleute verschiedene Änderungen in Form und im Detail durchführen können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten. Ansprüchen definiert ist.

Claims

Optisches Interferenzfilter, das aufweist: ein Substrat (12) mit einer Oberfläche, einen ersten Stapel (32), der auf der Oberfläche des Substrats (12) angeordnet bzw. abgelegt ist, wobei der erste Stapel (32) eine erste Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) umfaßt, wobei jede von ausgewählten der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) eine jeweilige von einer Mehrzahl von ersten optischen Dicken hat, einen zweiten Stapel (33), der eine zweite Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) aufweist, wobei jede von ausgewählten der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) eine jeweilige von einer Mehrzahl von zweiten optischen Dicken hat, einen Abstandhalter (35), der zwischen dem ersten (32) und dem zweiten (33) Stapel gelegt ist, wobei der Abstandhalter (35) und der erste (32) und der zweite (33) Stapel einen optischen Hohlraum definieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von ersten optischen Dicken und die Mehrzahl von zweiten optischen Dicken in einer ersten Richtung bzgl. des Substrats (12) sich quadratisch ändern.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 1, bei dem die erste Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt sind, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl von der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweite Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt sind, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 1, bei dem die erste Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt sind, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 1 oder 4, bei dem die zweite Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt sind, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem jede der ersten Mehrzahl von dielek trischen Schichten (13_N ) ein Material mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex aufweist.
Optisches Interferenzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem jede der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) ein Material mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex aufweist.
Optisches Interferenzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) ausgewählt sind aus der Gruppe mit im wesentlichen SiO₂, Ta₂O₅, TiO₂, Al₂O₃, HfO₂ und ZrO₂.
Optisches Interferenzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die zweite Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) ausgewählt sind aus der Gruppe mit im wesentlichen SiO₂, Ta₂O₅, TiO₂, Al₂O₃, HfO₂ und ZrO₂.
Optisches Interferenzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Abstandhalter (35) aus einem dielektrischen Material mit einem niedrigen Brechungsindex gebildet ist.
Optisches Interferenzfilter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Filter eine zugeordnete Übertragungscharakteristik mit ersten und zweiten Durchlaßbereichen aufweist.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 11, bei dem der erste Durchlaßbereich zumindest einen optischen Kanal mit einer Wellenlänge in dem 1,5 μm Bereich umfaßt.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der zweite Durchlaßbereich zumindest einen opti schen Kanal mit einer Wellenlänge in dem 1,3 μm Bereich umfaßt.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 11 oder 12, bei dem der zweite Durchlaßbereich zumindest einen optischen Kanal mit einer Wellenlänge in dem 1,6 μm Bereich umfaßt.
Optisches Interferenzfilter mit mehreren Hohlräumen, das aufweist: eine Mehrzahl von Hohlräumen, wobei jeder dieser Hohlräume durch eine Kopplungsschicht getrennt ist und wobei jeder der Mehrzahl von Hohlräumen aufweist: einen ersten Stapel (32), der eine erste Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) aufweist, wobei jede von ausgewählten der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten eine jeweilige von einer Mehrzahl von ersten optischen Dicken hat, einen zweiten Stapel (33), der eine zweite Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) aufweist, wobei jede von ausgewählten der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten eine jeweilige von einer Mehrzahl von zweiten optischen Dicken hat, und einen Abstandhalter (35), der zwischen dem ersten (32) und dem zweiten (33) Stapel gelegt ist, wobei der Abstandhalter (35) und der erste (32) und der zweite (33) Stapel einen jeweiligen von der Mehrzahl von Hohlräumen definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mehrzahl von optischen Dicken über eine erste Gruppe der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten sich quadratisch ändert und die zweite Mehrzahl von optischen Dicken sich über eine zweite Gruppe der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten ändert.
Interferenzfilter mit mehreren Hohlräumen nach Anspruch 15, bei dem die erste Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt ist, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die zweite Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt sind, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 15, bei dem die erste Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt sind, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 15 oder 18, bei dem die zweite Mehrzahl von optischen Dicken basierend auf einem Faktor t_n bestimmt sind, wobei der Faktor sich folgendermaßen ändert:
wobei N einer Gesamtanzahl der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) entspricht und n einer bestimmten der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_n ) entspricht.
Optisches Interferenzfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem jede der ersten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) ein Material mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex aufweist.
Optisches Interferenzfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem jede der zweiten Mehrzahl von dielektrischen Schichten (13_N ) ein Material mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex aufweist.
Optisches Interferenzfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem jeder der Abstandhalter (35) aus einem dielektrischen Material mit einem niedrigen Brechungsindex gebildet ist.
Optisches Interferenzfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 22, bei dem das Filter eine zugeordnete Übertragungscharakteristik mit einem ersten und zweiten Durchlaßbereich hat.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 23, bei dem der erste Durchlaßbereich zumindest einen optischen Kanal mit einer Wellenlänge in dem 1,5 μm Bereich umfaßt.
Optisches Interferenzfilter nach Anspruch 23 oder 24, bei dem der zweite Durchlaßbereich zumindest einen optischen Kanal mit einer Wellenlänge in dem 1,3 μm Bereich umfaßt.
Optisches Interferenzfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 25, bei dem die Kopplungsschicht ein Material mit einem hohen Brechungsindex ist.
Optisches Interferenzfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 25, bei dem die Kopplungsschicht ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex ist.