專利名稱：一種可調(diào)諧光濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可調(diào)諧光濾波器，具體涉及可變閃耀光柵、控制元件和波導(dǎo)耦合機(jī)構(gòu)的組合，可以制作成現(xiàn)在廣泛適用的可調(diào)諧光濾波器。
背景技術(shù)：
光濾波器作為一種波長(zhǎng)選擇器件，在光纖通信系統(tǒng)中發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。如半導(dǎo)體激光器或光纖激光器的反射腔鏡和窄帶濾波、復(fù)用/解復(fù)用器、光放大器的噪聲抑制、波長(zhǎng)選擇器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、色散補(bǔ)償器以及延時(shí)器等。通過(guò)可調(diào)諧光濾波器與光性能監(jiān)控器(Optical Performance Monitor，簡(jiǎn)稱OPM)、光分插復(fù)用器OADM(Optical Add/Drop Multiplexes)，或光交叉連接(OpticalCross Connect，簡(jiǎn)稱OXC)的結(jié)合，全光網(wǎng)路系統(tǒng)的功能將可以完全發(fā)揮出來(lái)。
目前實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧光濾波器的方案有基于F-P腔的濾波器、基于光柵的濾波器、馬赫-澤德干涉型濾波器、介質(zhì)膜型干涉濾波器以及有源光濾波器等?？烧{(diào)諧光濾波器的種類繁多，形式多樣。其中，聲光可調(diào)諧光濾波器利用聲波改變晶體的折射率，使得晶體在某種意義上成為光柵，是目前研究的熱點(diǎn)；但其制造起來(lái)較困難，實(shí)際應(yīng)用中相對(duì)較少，而且?guī)捥蟆ＩⅢw光柵型濾波器體積偏大，而光纖光柵型可調(diào)諧光濾波器必須與耦合器、環(huán)行器聯(lián)合使用，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在著的上述缺點(diǎn)和不足，提供一種基于可變閃耀光柵的可調(diào)諧光濾波器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明包括信號(hào)輸入端1、可變閃耀光柵2、一與可變閃耀光柵2連接的微位移器3、信號(hào)輸出端4、以及驅(qū)動(dòng)模塊5和控制模塊6。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)輸入端1入射到可變閃耀光柵2表面，經(jīng)過(guò)可變閃耀光柵2的衍射作用，中央最大出現(xiàn)在反射波的方向。
其中，可變閃耀光柵2制作在可形變的基板上，通過(guò)改變基板的幾何長(zhǎng)度從而改變作為分光元件的閃耀光柵的光柵常數(shù)，這樣就能夠達(dá)到波長(zhǎng)選擇的目的。用戶可以通過(guò)接口發(fā)送控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)模塊5，驅(qū)動(dòng)模塊5根據(jù)接收到的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)微位移器3運(yùn)動(dòng)?？勺冮W耀光柵2特征在于其光柵常數(shù)可變。
其中，微位移器3或?yàn)閴弘娞沾晌⑽灰破?，或?yàn)榇胖律炜s致動(dòng)器，或?yàn)槠渌軌驅(qū)崿F(xiàn)同樣功能的微位移器。
其中，信號(hào)輸入端1、可變閃耀光柵2和信號(hào)輸出端4共同組成光路部分。
其中，信號(hào)輸入端1和信號(hào)輸出端4即波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，可以采用一個(gè)準(zhǔn)直透鏡、兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡或透鏡光纖的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
工作過(guò)程用戶通過(guò)接口發(fā)送與某一要求輸出波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊5根據(jù)獲得信號(hào)驅(qū)動(dòng)微位移器3做相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，由于微位移器3與可變閃耀光柵2的可形變基板連接。微位移器3改變可形變基板的幾何長(zhǎng)度從而改變作為分光元件的可變閃耀光柵2的光柵常數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧濾波的功能。
本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)和積極效果①設(shè)計(jì)合理，適于批量制作。
②調(diào)諧范圍寬。
③結(jié)構(gòu)緊湊，體積??；③響應(yīng)速度快，精度高；⑤功耗小。


圖1為本發(fā)明的總體方框圖；圖2為可變閃耀光柵結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為第一種光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為第二種光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為第三種光路結(jié)構(gòu)示意圖。其中1-信號(hào)輸入端，1.1-輸入波導(dǎo)，1.2-準(zhǔn)直透鏡；2-可變閃耀光柵，2.1-可伸縮的薄膜，2.2-二氧化硅層，2.3-硅層；
3-微位移器；4-信號(hào)輸出端，4.1-輸出波導(dǎo)，4.2-準(zhǔn)直透鏡；5-驅(qū)動(dòng)模塊；6-控制模塊。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
由圖1可知，本發(fā)明由信號(hào)輸入端1、可變閃耀光柵2、微位移器3、信號(hào)輸出端4、驅(qū)動(dòng)模塊5、控制模塊6組成；可變閃耀光柵2分別與信號(hào)輸入端1、微位移器3、信號(hào)輸出端4連通，控制模塊6通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊5與微位移器3連通。
由圖2可知，可變閃耀光柵2，從上到下，依次由可伸縮薄膜2.1、二氧化硅層2.2、硅層2.3組成，二氧化硅層2.2和硅層2.3為腐蝕掉硅層區(qū)域的二氧化硅-硅基板，可伸縮薄膜2.1涂布在二氧化硅-硅基板表面，柵線刻劃在可伸縮薄膜2.1上。
該可變閃耀光柵2反射工作面鍍以金屬鋁或其它可以獲得高反射率的穩(wěn)定金屬膜。
可變閃耀光柵2的光柵常數(shù)可調(diào)，由驅(qū)動(dòng)控制部件實(shí)現(xiàn)；具體地說(shuō)，可伸縮的薄膜2.1的基板與微位移器3的可動(dòng)部件連接；通過(guò)改變基板的幾何長(zhǎng)度來(lái)改變光柵常數(shù)，達(dá)到定角度衍射或定波長(zhǎng)衍射的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧光濾波器的功能。
其光柵刻痕形狀按一定要求刻出，它把光能由原來(lái)的零級(jí)最大移至由刻痕形狀決定的反射光方向，從而使與這一級(jí)次相應(yīng)的極大既有大的角色散作用，又集中了較強(qiáng)的光能。光柵方程為sinα±sinθ=±kλd,]]>其中，λ為閃耀波長(zhǎng)，α為入射角，θ為閃耀角，鋸齒周期d即光柵常數(shù)。
波長(zhǎng)范圍在λ1～λ2的入射光以α角入射到光柵上，一級(jí)閃耀波長(zhǎng)的出射光以某一θ角出射。可變閃耀光柵2的柵線是刻劃在一張可伸縮的薄膜基板2.1的中心區(qū)域。該區(qū)域要根據(jù)薄膜的物理力學(xué)性質(zhì)計(jì)算出來(lái)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)薄膜單方向拉伸時(shí)其他方向的形變?cè)谌菰S的范圍內(nèi)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊5的控制驅(qū)動(dòng)電壓變化時(shí)，微位移器3會(huì)隨著外部控制電壓的變化而線性變化，微位移器3與可伸縮薄膜2.1結(jié)合為一體，由此來(lái)控制光柵常數(shù)的變化，從而實(shí)現(xiàn)閃耀波長(zhǎng)的變化。這樣就實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)調(diào)諧的功能。d′是形變后的光柵常數(shù)，此時(shí)對(duì)應(yīng)定角度閃耀波長(zhǎng)為λ′。所述閃耀光柵的反射工作面鍍以金屬鋁或其他可以獲得高反射率的穩(wěn)定金屬膜。由于可伸縮的薄膜2.1具備完全彈性形變的范圍較大的特點(diǎn)，使得該可調(diào)諧光濾波器的調(diào)諧范圍較應(yīng)用布拉格光纖光柵制作的可調(diào)諧光濾波器的調(diào)諧范圍要寬。
所述驅(qū)動(dòng)控制部分的電極可以采用梳狀電極結(jié)構(gòu)，可達(dá)到低電壓控制的目的，功耗小，并可以實(shí)現(xiàn)高頻的調(diào)制，同時(shí)能夠使得動(dòng)作位移量與施加電壓之間為線性關(guān)系。
所述波導(dǎo)耦合部分可以有三種光路結(jié)構(gòu)，具體見(jiàn)圖3、4、5。
第一種光路結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括輸入波導(dǎo)1.1，輸出波導(dǎo)4.1，準(zhǔn)直透鏡1.2、4.2。其中，經(jīng)由輸入波導(dǎo)1.1和準(zhǔn)直透鏡1.2入射到光柵2表面的光束與光柵2宏觀表面的交角即入射角α，出射角為θ，某一閃耀波長(zhǎng)的光束經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡1.2后到達(dá)輸出波導(dǎo)4.1。所述準(zhǔn)直透鏡1.2、4.2可以是自聚焦透鏡(GRIN LENS)或其他材料和結(jié)構(gòu)的具有同樣功能的透鏡；透鏡表面鍍有增透膜。
第二種光路結(jié)構(gòu)，如圖4所示，包括輸入波導(dǎo)1.1，輸出波導(dǎo)4.1，準(zhǔn)直透鏡1.2。其中，輸入光束和輸出光束共用一個(gè)準(zhǔn)直透鏡1.2，經(jīng)由輸入波導(dǎo)1.1和準(zhǔn)直透鏡1.2入射到光柵表面的光束與光柵2宏觀表面的交角即入射角α，出射角為θ某一閃耀波長(zhǎng)的光束經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡1.2后到達(dá)輸出波導(dǎo)4.1。所述準(zhǔn)直透鏡1.2可以是自聚焦透鏡(GRIN LENS)或其他材料和結(jié)構(gòu)的具有同樣功能的透鏡；透鏡表面鍍有增透膜。
第三種光路結(jié)構(gòu)，如圖5所示，包括信號(hào)輸入端1、信號(hào)輸出端4，采用準(zhǔn)直透鏡光纖或TEC光纖，經(jīng)由輸入端1入射到光柵2表面的光束與光柵2宏觀表面的交角即入射角α，出射角為θ某一閃耀波長(zhǎng)的光束耦合進(jìn)輸出波導(dǎo)。作為信號(hào)輸入端1、信號(hào)輸出端4的光纖的出入光端面鍍有增透膜。
所述的準(zhǔn)直透鏡1.2、4.2，或?yàn)樽跃劢雇哥R(GRIN LENS)，或?yàn)橹嫱哥R，或?yàn)榍蛎嫱哥R，或?yàn)槠渌牧虾徒Y(jié)構(gòu)的具有同樣功能的透鏡。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)諧光濾波器，包括信號(hào)輸入端(1)、信號(hào)輸出端(4)、微位移器(3)、驅(qū)動(dòng)模塊(5)、控制模塊(6)和分光元件，其特征在于分光元件是一種可變閃耀光柵(2)；可變閃耀光柵(2)分別與信號(hào)輸入端(1)、信號(hào)輸出端(4)連通，控制模塊(6)通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊(5)與微位移器(3)連通；可變閃耀光柵(2)，從上到下，依次由可伸縮薄膜(2.1)、二氧化硅層(2.2)、硅層(2.3)組成，二氧化硅層(2.2)和硅層(2.3)為腐蝕掉硅層區(qū)域的二氧化硅-硅基板，可伸縮薄膜(2.1)涂布在二氧化硅-硅基板表面，柵線刻劃在可伸縮薄膜(2.1)的基板上，可伸縮薄膜(2.1)的基板與微位移器(3)的可動(dòng)部件連接；該可變閃耀光柵(2)反射工作面鍍以金屬鋁或其它可以獲得高反射率的穩(wěn)定金屬膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧光濾波器，其特征在于微位移器(3)或?yàn)閴弘娞沾晌⑽灰破?，或?yàn)榇胖律炜s致動(dòng)器，或?yàn)槠渌軌驅(qū)崿F(xiàn)同樣功能的微位移器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧光濾波器，其特征在于由信號(hào)輸入端(1)和信號(hào)輸出端(4)組成波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，①或由輸入波導(dǎo)(1.1)，輸出波導(dǎo)(4.1)，準(zhǔn)直透鏡(1.2、4.2)組成，所述準(zhǔn)直透鏡(1.2、4.2)可以是自聚焦透鏡或其它材料或結(jié)構(gòu)的具有同樣功能的透鏡，透鏡表面鍍有增透膜；②或由輸入波導(dǎo)(1.1)，輸出波導(dǎo)(4.1)，準(zhǔn)直透鏡(1.2)組成，所述準(zhǔn)直透鏡(1.2)可以是自聚焦透鏡或其它材料和結(jié)構(gòu)的具有同樣功能的透鏡，透鏡表面鍍有增透膜；③信號(hào)輸入端(1)、信號(hào)輸出端(4)，采用準(zhǔn)直透鏡光纖或TEC光纖，光纖的出入光端面鍍有增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的準(zhǔn)直透鏡(1.2、4.2)，其特征在于或?yàn)樽跃劢雇哥R，或?yàn)橹嫱哥R，或?yàn)榍蛎嫱哥R，或?yàn)槠渌牧虾徒Y(jié)構(gòu)的具有同樣功能的透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可調(diào)諧光濾波器，涉及可調(diào)諧光濾波器，具體涉及可變閃耀光柵、控制元件和波導(dǎo)耦合機(jī)構(gòu)的組合，可以制作成現(xiàn)在廣泛適用的可調(diào)諧光濾波器。本發(fā)明包括信號(hào)輸入端、可變閃耀光柵、一與可變閃耀光柵連接的微位移器、信號(hào)輸出端、以及驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊。可變閃耀光柵制作在可形變的基板上的，通過(guò)改變基板的幾何長(zhǎng)度從而改變作為分光元件的閃耀光柵的光柵常數(shù)，這樣就能夠達(dá)到波長(zhǎng)選擇的目的。用戶可以通過(guò)接口發(fā)送控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)接收到的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)微位移器運(yùn)動(dòng)?？勺冮W耀光柵特征在于其光柵常數(shù)可變。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，適于批量制作，調(diào)諧范圍寬，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，響應(yīng)速度快，精度高，功耗小。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1451991SQ0312800
公開(kāi)日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者孫莉萍, 高文秀, 齊天華, 許遠(yuǎn)忠, 胡強(qiáng)高, 傅焰峰 申請(qǐng)人:武漢光迅科技有限責(zé)任公司, 廈門(mén)大學(xué)