[发明专利]一种波长可调的光学滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于光纤通信领域中的光器件，具体地说涉及一种中心波长可逐个信道调谐的光学滤波器。

背景技术

目前的光纤通信系统普遍采用DWDM传输技术，而且光纤网络正在从点到点传输向全光网络发展，光纤链路变得复杂化，光信道的管理越来越重要，而光信道的在线监测是管理的基础。

光信道的在线监测，一般以一个小分光比的光纤耦合器，从传输光纤中分出部分光功率，再用可调光学滤波器依次滤出各个光信道进行监测，或者同时滤出其中几个光信道进行处理。

可调光学滤波器的主流技术方案，是采用法布里-珀罗腔(FP腔)结构，通过调节腔长来实现波长调谐，FP腔长的调节方式则多种多样，可以采用MEMS结构、压电效应、声光效应和热光效应等。这种基于FP腔的结构，其滤波谱为尖顶型，可用于DWDM信号的光谱分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波长可调的光学滤波器，该光学滤波器可以对信道进行监测，并具有调试方便，机械抖动的容差大的特点。

本发明提供的波长可调的光学滤波器，其特征在于，它包括光环行器、光纤准直器、扩束棱镜组、透射式相位光栅、傅里叶透镜、第一反射镜、直线步进电机和调谐棱镜；

光环行器和光纤准直器的输入端通过光纤连接，光纤准直器的输出端、扩束棱镜组和透射式相位光栅依次位于同一光路上，透射式相位光栅和反射镜分别位于傅里叶透镜的前、后焦面上，直线步进电机用于控制调谐棱镜的位置，以逐个信道的调谐滤波器的透射光中心波长。

作为上述技术方案的改进，从扩束棱镜组出来的光在透射式相位光栅上的入射角θ由公式计算得到，其中λ为信号光的中心波长，d为光栅常数。

作为上述技术方案的进一步改进，第一反射镜的宽度小于DWDM光信号的相邻信道光束间距，并为高斯光束束腰直径的2-3倍。

作为上述技术方案的更进一步改进，该光学滤波器还包括用于对光路进行折叠的第二反射镜和转角棱镜，以及用于实现对光束进行第二次衍射的第三反射镜，第三反射镜位于透射式相位光栅之后，将第一次衍射之后的光束反射回到透射式相位光栅上，进行第二次衍射。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

(1)本发明提出一种波长可调的光学滤波器，可以从光纤中传输的DWDM信号中选择滤出一个光信道，以进行信道监测。

(2)本发明采用透射式相位光栅和傅里叶透镜的组合对DWDM信号光束进行空间色散分离。

(3)本发明采用一个扩束棱镜组对DWDM信号光束进行扩束以提高光栅的分辨率，扩束棱镜没有光轴，在器件调试过程中无需考虑光轴调节问题，降低了光路调试难度。

(4)本发明对中心波长的调谐通过直线步进电机精确地改变棱镜的位置来实现，该滤波器中的唯一可动部件是透射式调谐棱镜，其滤波效果对调谐过程中的机械抖动容差较大。

(5)反射镜的宽度小于相邻信道光束间距，以保证每次只有一个信道的光束能被反射并沿原光路返回。

附图说明

图1为波长可调光学滤波器的结构和原理；

图2为光栅和透镜对DWDM光束的色散分离情况；

图3为棱镜对光波长的调谐原理；

图4为扩束棱镜组对光束的展宽原理；

图5为实际方案图；

图6为光栅+反射镜的两次衍射光学结构；

图7为反射镜光束限制因子对滤波器谱线的影响。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的光学滤波器包括一个光环行器1、一个光纤准直器2、一个扩束棱镜组3、一个透射式相位光栅4、一个傅里叶透镜5、一个第一反射镜8和一个由直线步进电机7控制的调谐棱镜6。

光环行器1的第二端口②和光纤准直器2的输入端通过光纤连接，光纤准直器2的输出端、扩束棱镜组3和透射式相位光栅4依次位于同一光路上。从扩束棱镜组3出来的光在透射式相位光栅4上的入射角θ由公式给出，其中λ为信号光的中心波长(1550nm)，d为光栅常数(选用的光栅线数为966线/毫米，因此)。透射式相位光栅4和反射镜8分别位于傅里叶透镜5的前后焦面上.直线步进电机7与调谐棱镜6相连，可以控制棱镜的位置。