[发明专利]电光调谐多波长FIR滤波器及各级电压确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种滤波器。特别是涉及一种用于光网络节点的、可同时选择任意个波长且调谐速度快的电光调谐多波长FIR滤波器及各级电压确定方法。

背景技术

随着光纤传输网络容量的大幅度增长，波分复用技术(WDM)得到广泛应用，光滤波技术备受关注。光滤波器可用于实现光波的复用解复用、网络节点的交叉连接、信道间的功率均衡、传输信号的色散补偿等。因此，寻找可重构性强、调谐速度快、调谐精度高、插入损耗小、结构简单的可调谐光滤波器的实现方案成为近年来研究的重点之一。

目前，主流的光可调谐滤波器主要有：基于压电效应，利用电压对陶瓷管的作用，改变平行放置的光反射膜所构成谐振腔的腔体长度来实现滤波的法布里-珀罗(Fabry-Perot)可调滤波器；基于声光效应，利用声表面波和声光材料的相互作用来改变光的偏振态来实现滤波的声光可调滤波器(AOTF)；基于弹光效应，利用布拉格光栅反射波长的应力敏感性制作的光纤光栅可调滤波器等。

现有的多波长滤波主要是通过滤波器的级联来实现的。这种结构不可避免的带来了插入损耗过大以及复用端口节点设计过于复杂等问题。声光可调滤波器通过激励多个频率的声波可以实现多个波长的同时滤波，但其调谐速率远远低于电光滤波器(EOTF)。

专利“可温度调谐的周期性光学超晶格多波长滤波器(CN101162342)”在普通电光周期性极化铁电晶体单波长滤波器的介电体晶片下方增设两个温度控制装置，综合由温度控制的每个区域会实现多波长的输出。其结构简单，调谐范围可达几十纳米。但是该方法调谐速度较慢，并且增加滤波波长的个数需要增加温度控制装置，增加了器件制作的复杂度。

专利“非周期光学超晶格多波长滤波器的制作方法(CN1529196)”将晶片放置于两块相互垂直的偏振片中间，得到非周期光学超晶格多波长滤波器，其滤波中心波长由工作温度调谐。该多波长滤波器易于集成，便于进行光路调节。但温度调谐的速度较慢，而且进行四波长选择的透射率仅为14％。

专利“可同时提取双波长的带宽可调的光波长滤波器(CN101846815A)”通过在钛扩散铌酸锂基片上，利用电极溅射工艺制备相移电极和偏振转换电极结构，可实现双波长的带宽可调谐的带通滤波。该方法利用电光效应，具有较高的调谐速率，但是对可滤出波长的选择分布具有较多的限制。

专利“一种电光双向可调FIR滤波器及其分立电压确定方法(CN102324910A)”通过在铌酸锂基底上制作周期性分布的叉指电极组结构，并采用待定系数法求解各级电压值，得到了矩形度好、边模抑制比高的带通滤波器。该滤波器可以实现梳状滤波，但是不能得到任意分布的多波长的同时滤波。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高光滤波的调谐速度，实现自由光谱范围(FSR)内任意个波长的同时提取，从而减少网络节点的接入损耗，增强滤波器在光波分复用网络节点的适用性的电光调谐多波长FIR滤波器及各级电压确定方法。

本发明所采用的技术方案是：一种电光调谐多波长FIR滤波器及各级电压确定方法。电光调谐多波长FIR滤波器，包括有：具有一个输入端口和两个输出端口的三端口偏振分束器，所述的三端口偏振分束器的一个输出端口通过上臂保偏光纤连接一个上偏振转换单元，所述三端口偏振分束器的另一个输出端口通过下臂保偏光纤连接一个下偏振转换单元，所述的上偏振转换单元和下偏振转换单元的输出分别连接四端口偏振分束器的两个输入端口，所述四端口偏振分束器的两个输出端口为该电光调谐多波长FIR滤波器的输出端口。

所述的上偏振转换单元和下偏振转换单元的结构相同，均包括有：X切Y传的铌酸锂基底，设置在X切Y传的铌酸锂基底上的钛扩散铌酸锂波导，从钛扩散铌酸锂波导的输入端口到钛扩散铌酸锂波导的输出端口之间依次设置有由N级叉指电极组，所述N级叉指电极组的一端连接接地电极，所述的N级叉指电极组中在每一级叉指电极组位于输出端口的一侧对应的设置一个相移电极，从而与N级叉指电极组相对应的共设置有N级相移电极，每一个相移电极对应的连接接地电极。

所述的每一级叉指电极组均由M个叉指电极构成，G为每级相移电极对的间隔长度，将每一级叉指电极组长度设为L_c，则有关系式：

L_c＝(M+1/4)Λ，Λ为叉指电极周期，L_d为两级叉指电极组的间隔长度。

本发明的一种电光调谐多波长FIR滤波器的上偏振转换单元/下偏振转换单元中各级分立电压的确定方法，包括如下步骤：