專利名稱：一種超窄帶多波長(zhǎng)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信，光傳感，以及其他一切應(yīng)用到光波長(zhǎng)鎖定，光譜測(cè)量的領(lǐng)域， 特別是指一種超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器。
背景技術(shù)：
在光通信，光傳感，光譜測(cè)量領(lǐng)域中，光濾波器作為其中的關(guān)鍵器件被廣泛使用。 超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器對(duì)一定范圍內(nèi)的特定波長(zhǎng)具有選擇通過(guò)作用，是光通信和光傳感中不可或缺的重要元件。窄帶光濾波器種類繁多，其中光纖F-P濾波器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，成本低， 濾波帶寬窄，被廣泛應(yīng)用于光通信和光傳感領(lǐng)域。光纖F-P濾波器內(nèi)部通常安裝有壓電晶體，通過(guò)調(diào)節(jié)壓電晶體兩端的電壓，可以調(diào)節(jié)濾波波長(zhǎng)。然而，光纖F-P濾波器即使工作在恒定電壓下，仍然會(huì)由于應(yīng)力、環(huán)境溫度等原因使F-P濾波器腔長(zhǎng)發(fā)生漂移，從而導(dǎo)致F-P 濾波器中心波長(zhǎng)的不穩(wěn)定，這限制了在實(shí)際器件中的應(yīng)用。而且在光譜測(cè)量中，通常設(shè)計(jì)的濾波器只能濾出某一特定波長(zhǎng)的信號(hào)光，但由于一般情況下信號(hào)光強(qiáng)都比較弱，這樣會(huì)使檢測(cè)的靈敏度不高，有時(shí)甚至無(wú)法檢測(cè)到光信號(hào)。本發(fā)明的目的在于采用F-P固體腔濾波技術(shù)，得到一簇所需要波長(zhǎng)的光；同時(shí)，采用帶通濾波器濾截止不需要的光，得到超窄帶光譜，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種穩(wěn)定性好的超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器，使光譜測(cè)量精度大大提高。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器，包括輸入光纖、 第一通道、出射光纖、第二通道、輸出光纖，所述第一通道的兩端分別為第一、第二光纖準(zhǔn)直耦合器，所述第一、第二光纖準(zhǔn)直耦合器之間為帶通濾波片，依次光路聯(lián)接所述第一光纖準(zhǔn)直耦合器、帶通濾波片和第二光纖準(zhǔn)直耦合器，第一通道作為帶通濾波器；所述第二通道的兩端分別為第三、第四光纖準(zhǔn)直耦合器，所述第三、第四光纖準(zhǔn)直耦合器之間為F-P固體腔濾波器，依次光路聯(lián)接所述第三光纖準(zhǔn)直耦合器、F-P固體腔濾波器和第四光纖準(zhǔn)直耦合器，第二通道為F-P固體腔濾波器；所述輸入光纖連接所述第一光纖準(zhǔn)直耦合器，所述第二光纖準(zhǔn)直耦合器通過(guò)所述出射光纖連接成所述第三光纖準(zhǔn)直耦合器；所述第四光纖準(zhǔn)直耦合器連接所述輸出光纖。所述的帶通濾波片是由兩種折射率大小不同的介質(zhì)薄膜交替疊加而成，通過(guò)選擇不同的薄膜層數(shù)，可以改變帶通寬度，從而達(dá)到特定帶通濾波的目的。所述的F-P固體腔濾波器在封裝時(shí)利用波長(zhǎng)對(duì)角度敏感的特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)固體腔 F-P濾波片的放置角度來(lái)得到所需要的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)。其中的固體腔F-P濾波片由固體腔F-P 標(biāo)準(zhǔn)具構(gòu)成，通過(guò)改變腔長(zhǎng)，可以得到不同波長(zhǎng)間隔的光。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于(一)采用固體腔結(jié)構(gòu)的F-P濾波器，中心波長(zhǎng)由固體光學(xué)材料的固定腔長(zhǎng)來(lái)保證，無(wú)須調(diào)節(jié)，因此性能穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)源工作；(二)通過(guò)引入帶通光濾波器，可以有效濾除邊帶光，從而提高光信號(hào)的檢測(cè)精度；(三)本發(fā)明抗干擾能力強(qiáng)，濾波精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性廣、成本低廉、實(shí)現(xiàn)容易。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。圖1為本發(fā)明兩端口器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2表示F-P固體腔結(jié)構(gòu)示意圖。圖3表示本發(fā)明器件輸出通道信號(hào)光譜圖。圖4甲烷的吸收系數(shù)和波長(zhǎng)的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示的兩個(gè)通道超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器，第一通道的輸入光纖1與第一光纖準(zhǔn)直耦合器2相聯(lián)接，然后通過(guò)帶通濾波片3和第二光纖準(zhǔn)直耦合器4，第一通道的出射光纖5聯(lián)接到第二通道的第三光纖準(zhǔn)直耦合器6，然后依次通過(guò)第三光纖準(zhǔn)直耦合器6、F-P固體腔濾波片7、光纖準(zhǔn)直耦合器8以及輸出光纖9，構(gòu)成一個(gè)兩端口器件。由光纖1輸入的多波長(zhǎng)光信號(hào)(入工 λ k)，進(jìn)入帶通濾波器后，多波長(zhǎng)光信號(hào)(入工 Xk)中的透過(guò)作為帶通濾波器的第一通道；透過(guò)的部分波長(zhǎng)光信號(hào)(λη λω)通過(guò)出射光纖5進(jìn)入作為固體腔 F-P濾波器的第二通道，得到一簇所需要的若干條波長(zhǎng)(Xi)的光信號(hào)，由輸出光纖9輸出， 其中，k、p、q、i均為自然數(shù)，1彡ρ彡q彡k，i e (p，q)。上述兩端口器件中的F-P固體腔濾波片，如圖2所示，在一塊精密加工的光學(xué)材料平板11的兩個(gè)表面上分別鍍制反射膜10、12，形成一個(gè)F-P腔，通過(guò)精密光學(xué)加工使光學(xué)平板的厚度，即F-P腔長(zhǎng)滿足使濾光片的自由光譜區(qū)等于入射波長(zhǎng)間隔的2倍的條件，即可實(shí)現(xiàn)所需要的梳狀光濾波。光學(xué)平板的厚度d由下述公式?jīng)Q定d = -~m =
2ncos0 . 2δλ式中，η為材料折射率，θ為光入射角，m為F-P腔干涉級(jí)次，λ ^為中心波長(zhǎng)，δ λ 為波長(zhǎng)間隔。圖3示出一個(gè)利用本發(fā)明設(shè)計(jì)的針對(duì)甲烷特定光譜吸收波段的超窄帶多波長(zhǎng)濾波器中通道2輸出的信號(hào)光譜，如圖3所示，有六個(gè)中心波長(zhǎng)的光透過(guò)該濾波器。如圖4所示，甲烷在1630nm到1650nm波段內(nèi)有多條光譜吸收線，在這些吸收譜線中有六個(gè)較強(qiáng)的吸收峰，它們對(duì)應(yīng)的六個(gè)吸收波長(zhǎng)分別是1635. 402nm、1637. 670nm、1640. 292nmU642. 884nm、 1645. 516nm、1648. 195nm，設(shè)計(jì)的超窄帶多波長(zhǎng)濾波器濾出的光信號(hào)的中心波長(zhǎng)可以與之一一對(duì)應(yīng)，從而達(dá)到檢測(cè)甲烷對(duì)一定光譜范圍內(nèi)的光吸收強(qiáng)度的目的，因而可以間接得出甲烷的確切濃度。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器，其特征在于，包括輸入光纖、第一通道、出射光纖、第二通道、輸出光纖，所述第一通道的兩端分別為第一、第二光纖準(zhǔn)直耦合器，所述第一、第二光纖準(zhǔn)直耦合器之間為帶通濾波片，依次光路聯(lián)接所述第一光纖準(zhǔn)直耦合器、帶通濾波片和第二光纖準(zhǔn)直耦合器；所述第二通道的兩端分別為第三、第四光纖準(zhǔn)直耦合器，所述第三、 第四光纖準(zhǔn)直耦合器之間為F-P固體腔濾波器，依次光路聯(lián)接所述第三光纖準(zhǔn)直耦合器、 F-P固體腔濾波器和第四光纖準(zhǔn)直耦合器；所述輸入光纖連接所述第一光纖準(zhǔn)直耦合器， 所述第二光纖準(zhǔn)直耦合器通過(guò)所述出射光纖連接成所述第三光纖準(zhǔn)直耦合器；所述第四光纖準(zhǔn)直耦合器連接所述輸出光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器，其特征在于，所述帶通濾波片是由兩種折射率大小不同的介質(zhì)薄膜交替疊加而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器，其特征在于，所述F-P固體腔濾波器在封裝時(shí)利用波長(zhǎng)對(duì)角度敏感的特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)F-P固體腔濾波片的放置角度來(lái)得到所需要的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超窄帶多波長(zhǎng)光濾波器，包括作為帶通濾波器的第一通道和作為F-P固體腔濾波器的第二通道，第一通道和二通道之間用光纖聯(lián)接構(gòu)成兩端器件。一束光從帶通濾波器的一端進(jìn)入，一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光從另一端透射出來(lái)，進(jìn)入F-P固體腔濾波器，從另一端透射出一簇所需要波長(zhǎng)內(nèi)的光。本發(fā)明具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B5/28GK102540344SQ20111040577
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者胡必春 申請(qǐng)人:湯深光電系統(tǒng)(武漢)有限公司