級聯式光子濾波器的製作方法

2023-10-05 10:42:49 1

專利名稱：級聯式光子濾波器的製作方法
技術領域：
本發明屬於光波分、光頻分多路光通信技術領域，特別涉及光通信系統中光子濾波器部件結構的設計。
在光波分、光頻分多路的光通信系統中，光子濾波器是用作選擇光信道(或分路)的重要器件(部件)。由於光波分、光頻分復用技術可用於光纖幹線系統、光纖用戶環、光纖局部網及光交換系統中，因此，光子濾波器有著很好的應用前景。
單個光子濾波器，其細度最多為F＜300，自由譜區為幾個nm。在系統中能夠復用的信道僅為N＝0.2F，(假設信道半擾為-20dB)，可見光子濾波器的F越高，能復用的信道數越多。如F＝200，則復用的信道數N＝0.2F＝0.2×200＝40(個)。因此，在光波分、頻分光通信系統中尋求超高精細度(F)的光子濾波器是極為重要的。單個光子濾波器的細度的提高遇到工藝加工的很大困難。目前，提高光子濾波器細度的一種方法(技術)是將單個濾波器級聯。當前有將兩個平行F-p法布裡-泊羅幹涉計進行平行串聯。
這種結構要形成寄生腔，將幹擾兩個F-P的正常工作。解決的辦法之一是在兩F-P之間增加吸收或增加損耗，消除寄生振蕩的能量。顯然，實現此辦法是甚為困難的。另一種辦法是三鏡法，應用三個高反射鏡，構成兩個F-P，此法調整極不方便。
本發明的目的旨在克服已有技術的不足之處，設計出一種新型級聯式光子濾波器，使其具有較高的精細度，且結構簡單，工藝容易實現等優點。
本發明設計出一種級聯式光子濾波器，由兩個F-P幹涉計串聯而成，如

圖1所示，其特徵在於第一個F-P為一個角度可調的固態轉鏡標準具1，第二個F-P由兩塊腔長可調平行而立的高反射鏡2，3構成，所說的固態得到不同腔長，第三組膜為高反膜15，形成標準具有的另一個腔鏡面，亦由多層四分之一波長SiO2和ZrO2交替構成，反射率和第一個鏡面相同。
應用轉鏡標準具和正入射平行鏡F-P組合構成的級聯複合式光子濾波器，總體結構如圖4所示。轉鏡標準具1固定在一微型電機16上，調節標準具與正入射F-P腔成一角度。正入射F-P腔由兩片分別鍍以高反膜的平行平面鏡21，22組成，其中一片21固定在園筒形壓電陶瓷23的一端，壓電陶瓷的另一端固定在熱脹係數小，具有溫度補償的支架24上，另一片22通過調節機構25固定到支架24上，調整調節機構使兩鏡面平行，並得一定的腔長，得到一定的自由譜區。整個濾波器安裝在一外殼31內，由單片微機32控制步進電機角度調諧及壓電陶瓷對正入射F-P腔長調諧。外殼兩端裝有光纖耦合器，使光束輸入和輸出。
轉鏡標準具入射角θi＝11.8°～27.30°對應的自由譜區 FSR2＝50.2nm半功率通帶為W2＝0.87nm正入射平行鏡F-P自由譜區R1＝2.17nm對應腔長為389um精細度F1＝108半功率通帶W1＝0.02nm按前述方法(技術)級聯形成級聯式光子濾波器，等效自由譜區FSRe＝FSR2＝50.2nm等效半功率通帶為We＝W1＝0.02nm等效精細度Fef＝FSReq/Weq＝50.2/0.02＝2500實測這隻級聯式光子濾波器精細度F≥1410，偏離理論值是實際製作的單個標準具和單個F-P腔均因制工藝參數達不到理論，因而，實際制標準具的法線與所說的平行鏡軸線成一定角度。工作時，光線垂直射入平行鏡，因此平行鏡F-P的出射光線是以一定入射角射入轉鏡標準具的，因此，此光線的反射光將不會反射回平行鏡內。由於固態標準具鏡面和平行鏡F-P的兩鏡形成一個角度，因而不會構成寄生腔。本發明的固態轉鏡標準具的調諧用微型伺服電機。轉動調節;平行鏡F-P的調諧應用壓電陶瓷。兩者的控制均為單片機(51系列)。
本發明工作原理為，轉鏡標準具和平行鏡F-P級聯，設平行鏡F-P的自由譜區為FsR1，轉鏡為FSR2;W1，W2分別為兩者的半功率通帶FSR2＞＞FSR1，W1＜＜W2，兩者的精細度相近F1≈F2，級聯波形如圖2(a)所示，兩者相乘的結果如圖2(b)，理論計算可以得到級聯複合F-P腔的自由譜互為FSReq＝FSR2，半功率通帶為Weq＝W1複合F-P的等效精細度Feq＝FSRq/Weq＝FSR2/W1附圖簡要說明;
圖1為本發明提出的一種級聯式光子濾波器結構示意2為級聯波形3為本發明實施例的轉鏡標準具結構4為本發明實施例的總體結構示意圖本發明設計出一種級聯式光子濾波器實施例，由一塊轉鏡標準具和正入射平行鏡F-P組合構成。其中轉鏡標準具是介質固態腔。是在一塊鏡面上分別度上三個膜系的介質，而形成介質腔，從而構成短腔長的固態標準具。這種腔克服了氣隙平行鏡腔調整的困難，因而製作方便。轉鏡標準具的構成如圖3所示;具有平整表面的玻璃基片12上鍍第一組高反膜13，形成F-P的一個鏡面，膜由多層四分之一波長的SiO2和ZrO2交替構成，反射率控制在80～99.9%之間(根據對精細度F的要求而定。第二組膜為介質腔體14，由多層四分之一波長的SiO2構成，改變層數，可作的級聯光子濾波器的精細度小於前面理論計算值，但這一實測結果說明發明的結構是正確的，也說明各部件的結構及參數是正確的。
權利要求
1.一種級聯式光子濾波器，由兩個F-P幹涉計串聯而成，其特徵在於第一個F-P為一個角度可調的固態轉鏡標準具，第二個F-P由兩塊腔長可調平行而立的高反射鏡構成，所說的固態標準具的法線與所說的平行鏡軸線成一定角度。
2.一種如權利要求1所述的級聯式光子濾波器，其特徵在於所說的固態轉鏡標準具包括有平整表面的玻璃基片，在該基片上分別鍍有由多層四分之一波長的SiO2和ZrO2交替構成的第一組高反膜，形成F-P的一個鏡面;由多層四分之一波長的SiO2構成的第二組膜為介質腔體;由多層四分之一波長SiO2和ZrO2交替構成的第三組高反膜，形成標準具的另一個腔鏡面。
全文摘要
本發明屬於多路光通信技術領域。本發明設計出一種級聯式光子濾波器，由兩個F-P幹涉計串聯而成。其特徵在於第一個F-P為一個角度可調的固態轉鏡標準具，第二個F-P由兩塊腔長可調平行而立的高反射鏡構成，所說的固態標準具的法線與所說的平行鏡軸線成一定角度。本發明具有較高的精細度，且結構簡單、工藝容易實現等優點。在光纖幹線系統、光纖用戶環、光纖局部網及光交換系統等領域中有很好的應用前景。
文檔編號H04B10/02GK1082789SQ9310775
公開日1994年2月23日 申請日期1993年6月30日 優先權日1993年6月30日
發明者查開德, 劉風海 申請人:清華大學