[发明专利]一种可调光滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及光通信器件技术领域，具体来讲涉及一种可调光滤波器。

背景技术

可调光滤波器应用于DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用)系统中，是组成可重构光分插复用器(ROADM，Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer)的基础器件。从功能上来说，可调滤波器是一种波长(频率)选择器件，能从许多不同频率的输入光信号中，根据需要选择出一个特定波长(频率)的光信号(即达到滤波功能)。一个质量优良的可调光滤波器应该具有度高以容纳更多的信道、带宽窄以允许信道间隔小、波长可调节范围宽等优点，并具有潜在的价格优势。

伴随着WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)技术的飞速发展，可调光滤波器的技术也在不断发展，日趋完善。目前，出现的可调谐光滤波器分别基于波导、液晶、光纤光栅等技术。但实际使用中发现，现有的上述可调光滤波器分别存在以下缺陷：基于波导的滤波器在波长和带宽的灵活可调方面有一定局限性；基于液晶技术的滤波器响应时间比较长，达不到通信系统的要求；基于光纤光栅的滤波器由于对温度环境比较敏感，因此受限于工作场合。

因此，如何设计一种质量优良的可调光滤波器是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种可调光滤波器，是基于微机电系统(MEMS)技术实现的一种中心波长(频率)自动可调的优质光滤波器，不但切换快速、灵活，而且能应用于不同的工作场合。

为达到以上目的，本发明提供一种可调光滤波器，包括双光纤准直器、扩束单元和可调波长选择组件；所述双光纤准直器用于对宽带光源进行准直，所述扩束单元用于对宽带光源进行扩束，所述可调波长选择组件用于实现基于MEMS的可调谐波长的选择。当宽带光源经双光纤准直器的输入端进入可调光滤波器后，双光纤准直器对宽带光源进行准直并送入扩束单元；扩束单元对宽带光源进行扩束后，将扩束后的光信号投射到可调波长选择组件中；可调波长选择组件从扩束后的不同波长的光信号中，根据需要选择出一个特定波长的光信号，并将选择后的特定波长的光信号返回至扩束单元中；扩束单元将返回的光信号沿着光路送回至双光纤准直器中；双光纤准直器通过其输出端将该光信号输出。

在上述技术方案的基础上，所述扩束单元采用两个三角棱镜完成对宽带光源的扩束。

在上述技术方案的基础上，所述可调波长选择组件包括一个衍射光栅、一个聚焦透镜、一个MEMS微镜以及一个与MEMS微镜相连的水平运动的线性马达；所述衍射光栅固定于扩束单元扩束后的光信号投射路径上，其将扩束后的不同波长的光信号从不同的角度投射至位于其正上方的聚焦透镜上；聚焦透镜将不同角度出射的光信号投射至位于其上方的MEMS微镜上；MEMS微镜在线性马达的带动下沿着水平方向移动，当MEMS微镜根据需要移动至选择出的一个特定波长的光信号处时，对该光信号进行反射，反射后的光信号沿着原光路返回，实现基于MEMS的可调谐的波长选择。

在上述技术方案的基础上，所述可调波长选择组件包括一个衍射光栅、一个聚焦透镜、一个MEMS微镜以及一个圆周运动的旋转马达，该旋转马达位于衍射光栅处并与衍射光栅相连；所述衍射光栅位于扩束单元扩束后的光信号投射路径上，将扩束后的不同波长的光信号从不同的角度投射至位于其正上方的聚焦透镜上；聚焦透镜将不同角度出射的光信号投射至位于其正上方中心位置的MEMS微镜上；MEMS微镜对从聚焦透镜中心区域投射出的一种波长的光信号进行反射；所述衍射光栅在旋转马达的带动下旋转，当衍射光栅旋转至从聚焦透镜中心区域射出的光信号为所选择出的一个特定波长的光信号时，MEMS微镜对该特定波长的光信号进行反射，反射后的光信号沿着原光路返回，实现基于MEMS的可调谐的波长选择。

在上述技术方案的基础上，所述选择出的特定波长的光信号为：1530nm光信号、1550nm光信号或1570nm光信号。

在上述技术方案的基础上，所述MEMS微镜的宽度按照以下方式计算得到：

1、设衍射光栅的线数为d，聚焦透镜的焦距为f，单位都为nm；衍射光栅的入射角为衍射角为θ；光栅方程如式如下：

式中，m为衍射级次，λ为选择出的特定波长，c为光速，v为选择出的特定波长所对应的频率；

2、取衍射级次m＝1，得到：

3、对式(2)进行微分，得到光栅的角色散公式：