[发明专利]一种高速可调的光梳状滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种高速可调的光梳状滤波器。

背景技术

随着光纤通讯技术的飞速发展和多媒体通信技术的日益成熟，人们对数据带宽需求越来越大。密集波分复用DWDM技术的发展大大缓解了日益增长的通信流量压力。光梳状滤波器是一种优异的DWDM器件，它除了用于波分复用/解复用外，还可用于系统容量的升级，为光纤通讯的发展提供更为便利的条件。另外，光梳状滤波器作为一种高效的波长选择滤波器还可以应用于多波长激光器、光电测量系统与全光信息处理等方面。

光梳状滤波器作为一种DWDM系统的核心器件，人们对其性能提出了更高的要求。目前，光纤通讯领域使用的梳状滤波器有多种方法：萨尼亚克(Sagnac)环、阵列波导光栅(AWG)和全光纤马赫-曾德(M-Z)干涉仪等。这些梳状滤波器技术在插入损耗和隔离度等基本性能方面都能较好地满足设计要求。然而梳状滤波器中心波长的不可调，在很大程度上限制了它在动态DWDM系统中的应用。高速可调梳状滤波器使得动态DWDM系统中信道的切换和信号的快速调节修饰等方面的动作更加简单、有效。而且，可调光器件的高速动态响应在未来的光通信网络中将起非常关键的作用，例如，利用包交换时分多址技术的计算机网络，要求响应速度能够达到亚微秒级。因此，与传统的光梳状滤波器相比，高速可调梳状滤波器可以大大拓展其应用空间。

发明内容

本发明的目的是克服传统技术的不足，提供一种中心波长亚微秒级高速可调的光梳状滤波器，同时提高其可靠性，简化构造和降低成本。

高速可调的光梳状滤波器是在同一水平光路方向上依次放置单光纤准直器、第一偏振位移晶体、第一半波片组、双折射延迟晶体、第二半波片组、电光延迟片、第三半波片组、第二偏振位移晶体、第四半波片组、屋脊棱镜、第三偏振位移晶体和双光纤准直器；由第二偏振位移晶体分离的平行光束经屋脊棱镜和第三偏振位移晶体准直耦合到双光纤准直器；通过控制电光延迟片的外加电压来实现光梳状滤波器中心波长的高速可调。

所述的双折射延迟晶体是钒酸钇或金红石。双折射延迟晶体是长方体状，其光轴在通光端面的平面内，光轴方向与水平方向成45度角。电光延迟片的材料是透明铁电陶瓷电光材料。透明铁电陶瓷是锆钛酸铅镧陶瓷或铌镁酸铅陶瓷。电光延迟片是长方体状，其两侧面上镀有金属电极，并在晶片的两个通光端面上镀有光学增透膜。

本发明通过改变加在电光延迟片上的电压来调节电光延迟片的折射率变化，进而控制通过电光延迟片的两相互垂直的偏振光的相位差大小，从而实现光梳状滤波器中心波长的快速动态调节。而且中心波长的调节范围可以达到整个通道宽度，使得滤波器的灵活性和适应性大大提高。

采用透明铁电陶瓷作为电光延迟片材料，比传统的LiNbO₃晶体具有更高的透光性和电光系数，特别是铌镁酸铅晶体PMN-PT，它的电光系大约是LiNbO₃的100倍，从而使得外加的操作电压大大降低。而且铌镁酸铅晶体PMN-PT没有很明显的迟滞效应，使得可调光梳状滤波器的可靠性和精确度增加。

另外，基于透明电光陶瓷的可调光梳状滤波器的响应速度可达到亚微秒级，可快速响应系统的调节，远远优于其它传统的梳状滤波器设计方案。

附图说明

图1为高速可调光梳状滤波器的主视结构图；

图2为高速可调光梳状滤波器的俯视结构图；

图3为本发明中四个半波片组包含的各波片及位置示意图；

图4为本发明的传输谱线图；

图5为本发明随外加电压中心波长发生偏移的传输谱线；

图中：单光纤准直器1、第一偏振位移晶体2、第一半波片组3、双折射延迟晶体4、第二半波片组5、电光延迟片6、第三半波片组7、第二偏振位移晶体8、第四半波片组9、屋脊棱镜10、第三偏振位移晶体11、双光纤准直器12。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明：

如图1和图2所示，一种高速可调的光梳状滤波器是在同一水平光路方向上依次放置单光纤准直器1、第一偏振位移晶体2、第一半波片组3、双折射延迟晶体4、第二半波片组5、电光延迟片6、第三半波片组7、第二偏振位移晶体8、第四半波片组9、屋脊棱镜10、第三偏振位移晶体11和双光纤准直器12；由第二偏振位移晶体分离的平行光束经屋脊棱镜和第三偏振位移晶体准直耦合到双光纤准直器；通过控制电光延迟片的外加电压来实现光梳状滤波器中心波长的高速可调。