[发明专利]可调光滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及光学及光通信领域，尤其涉及一种光栅可调光滤波器。 

背景技术

随着现代通信业务的不断发展，对光纤通信的带宽要求越来越高。目前增加光纤通信带宽的首选方案是波分复用系统（WDM：Wavelength Division Multiplexing），随着波分复用系统内光信道间隔的不断减小，信道数的不断增加，WDM逐渐向DWDM发展，其光信道间隔已由100GHz向50GHz系统迈进，正向25GHz系统发展。

光滤波器是一种带通滤波器，在WDM中，光滤波器可用于不同信道的筛选。传统光滤波器属于不可调光滤波器，其滤波性能是针对某一个或几个特定的信道。在WDM系统发展初期由于信道数较少，这种不可调光滤波器被普遍运用。随着WDM向DWDM系统发展，通信信道大量增加，不可调光滤波器在DWDM系统中的运用局限性越来越突出，这就迫使不可调光滤波器向可调光滤波器发展。

光滤波器实现滤波的核心技术方案主要有F-P谐振腔技术、环形谐振腔技术、光栅衍射效应技术、马赫-曾德干涉技术和介质薄膜技术，不同的技术方案各有优缺点。总的来说，随着DWDM信道的不断增加，传统的固定滤波器的应用局限性越来越突出。光滤波器已经开始向可调光滤波器发展，但对于不同核心技术方案的滤波器在实现可调性能上，有各自的优势也存在各自的困难，或是技术，或是成本，或是可靠性等。

一种理想的可调光滤波器一般应具备如下优点：插损小、调节范围宽、带宽窄、隔离度高、调谐速率快、稳定性高、偏振相关性小、成本低和结构紧凑等。美国专利《光谱可调滤波器》（Spectrally Adjustable Filter，NO.US 7,864,423，B2）虽提到可以使用4f系统，但该专利使用窄带反射镜将所选择的光反射之后沿原光路返回，这就需要在输入/输出端使用环行器，降低了光的利用率的同时提高了成本。该专利公开的光谱可调滤波器，如图1所示，包括光纤准直器101、扩束系统102、光栅元件103、4f系统104,105和微电机系统106（MEMS，Micro-electromechanical Systems），该结构通过调节MEMS系统使得入射光线和出射光线的夹角发生变化，可达到滤波的效果，但滤出的波形边缘陡直度和顶端平坦度都不够好。美国专利《使用衍射光学元件和镜子的紧凑型高分辨率的可调谐光滤波器》（Compact High-Resolution Tunable Optical Filter Using Optical Diffraction Element And a Mirror，NO.US 2008/0085119 A1）虽提及使用单个光栅的方法，但没有具体实施方案，并认为这样的系统光学性能较低，如降低相邻信道隔离度等。 

发明内容

为克服上述问题，本发明提出一种可调光滤波器，利用光栅衍射效应结合微电机系统（MEMS）技术和标准具技术，所滤得的光信号具有很好的边缘陡直度和顶端平坦度，而且该滤波器具有结构紧凑、成本低、操作简便等优点。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：可调光滤波器，包括光纤准直器、扩束系统、衍射元件、4f系统和带反射镜的微电机系统，光由光纤准直器输入经扩束系统扩束后，经过衍射元件后，不同波长的光被色散，以不同的衍射角入射到4f系统，之后被微电机系统的反射镜反射回光路中，再次经过4f系统、衍射元件、扩束系统，最后由光纤准直器输出。所述滤波器还包括一标准具；所述标准具为透射式标准具，位于衍射元件之前或之后的光路中；所述光纤准直器为两个单光纤准直器，或者一个双光纤准直器。

或者，不利用标准具，而利用狭缝光阑，其技术方案为：可调光滤波器，包括光纤准直器、扩束系统、衍射元件、4f系统和带反射镜的微电机系统，光由光纤准直器输入经扩束系统扩束后，经过衍射元件后，不同波长的光被色散，以不同的衍射角入射到4f系统，之后被微电机系统的反射镜反射回光路中，再次经过4f系统、衍射元件、扩束系统，最后有光纤准直器输出，所述滤波器还包括一狭缝光阑，位于4f系统的频谱面上，仅设置于光被微电机系统反射之前的光路；所述光纤准直器为两个单光纤准直器，或者一个双光纤准直器。

进一步的，所述透射式标准具可由一反射式标准具替代，位于微电机系统后面，4f系统的虚焦面处，光经微电机系统反射后进入反射式标准具，经该反射式标准具反射之后，再由微电机系统反射回光路中。

或者，所述透射式标准具由一反射式标准具替代，设置于微电机系统的反射面上。

优选的，所述标准具为可调单腔标准具，或者可调多腔标准具。