[发明专利]基于超表面材料的光梳状滤波器

说明书

本发明公开了一种基于超表面材料的光梳状滤波器，涉及光梳状滤波器领域。该光梳状滤波器包括输入准直器、第一输出准直器、第二输出准直器、光束整形单元、衍射光栅、聚焦透镜、超表面材料面板，超表面材料面板上有与波长λ1、λ2……λn对应的区域：L1、L2……Ln，光束通过输入准直器后，经过光束整形单元进行扩束和整形，整形后的光束经过衍射光栅，不同波长的光信号从衍射光栅表面以不同出射角度射出，再经过聚焦透镜，分别投射在超表面材料面板的不同区域，通过制作相应的超表面材料排列，使得入射波长经过超表面材料面板后，奇波长、偶波长从不同方向出射，实现梳状滤波的功能。本发明能够实现信道间隔到达25GHz或12.5GHz。

技术领域

本发明涉及光梳状滤波器领域，具体是涉及一种基于超表面材料的光梳状滤波器。

背景技术

光梳状滤波器(Interleaver)是一种三端口的光无源器件，用于：将一个光纤中输入的一组50GHz(或者100GHz)信道间隔的光信号，分成两组100GHz(或者200GHz)信道间隔的光信号(分波)，分别从两个光纤中输出；或者用于：将分别从两根光纤中输入的100GHz(或者200GHz)信道间隔的光信号，合成一组50GHz(或者100GHz)信道间隔的光信号(合波)，从一根光纤中输出。当然，这是基于ITU标准关于信道间隔定义而做出的对于梳状滤波器的解释，随着信息技术的飞速发展，通信网络中的数据传输量越来越大，各种大数据量业务的兴起，使得WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)光网络中本来就极其宝贵的波长资源更加显得不足。

近年来，为了更加充分的利用光频谱资源，出现了一种新的灵活栅格的弹性光网络，其中信道间隔不再固定为100GHz或者50GHz，可以达到25GHz甚至12.5GHz。所以弹性光网络对传统的WDM波分复用器件提出了更高的要求，即实现信道间隔到达25GHz或者12.5GHz。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于超表面材料的光梳状滤波器，能够实现信道间隔到达25GHz或者12.5GHz。

本发明提供一种基于超表面材料的光梳状滤波器，该光梳状滤波器包括输入准直器、第一输出准直器、第二输出准直器、光束整形单元、衍射光栅、聚焦透镜，其特征在于：该光梳状滤波器还包括超表面材料面板，超表面材料面板上有分别与n个波长λ1、λ2……λn对应的区域：L1、L2……Ln，n为正整数，光束通过输入准直器后，经过光束整形单元进行扩束和整形，整形后的光束经过衍射光栅，λ1、λ2……λn不同波长的光信号从衍射光栅表面以不同出射角度射出，再经过聚焦透镜，分别投射在超表面材料面板的不同区域：λ1对应L1区域，λ2对应L2区域，……λn对应Ln域，λ1、λ2……λn分为奇波长和偶波长，通过制作相应的超表面材料排列，使得入射波长经过超表面材料面板后，奇波长、偶波长从不同方向出射，实现梳状滤波的功能，实现信道间隔到达25GHz或者12.5GHz。

在上述技术方案的基础上，所述光梳状滤波器的输出带宽与超表面材料面板上区域L1、L2……Ln的宽度有关。

在上述技术方案的基础上，所述超表面材料面板上区域L1、L2……Ln的宽度计算公式如下：

其中，L为所选信道对应于超表面材料面板的区域宽度，f为聚焦透镜焦距，c为光速，ν为所选信道对应的中心频率，d为光栅线数，θ为光栅的出射角，Δν为所选的信道间隔。

在上述技术方案的基础上，所述超表面材料面板具有周期性结构表面，提供梯度变化的相位。

在上述技术方案的基础上，当入射光投射到所述周期性结构表面时，发生衍射效应，使得反射光线的主级次能量由一个偏转角度出射，这种周期性结构的改变带来出射角度的改变，从而控制奇偶波长从不同方向偏转。