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一種可調光濾波器的制作方法

文檔序號:12457818閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種可調光濾波器,其特征在于:包括雙光纖準直器(1)、擴束單元(2)和可調波長選擇組件(3);所述雙光纖準直器(1)用于對寬帶光源進行準直,所述擴束單元(2)用于對寬帶光源進行擴束,所述可調波長選擇組件(3)用于實現基于MEMS的可調諧波長的選擇;

當寬帶光源經雙光纖準直器(1)的輸入端進入可調光濾波器后,雙光纖準直器(1)對寬帶光源進行準直并送入擴束單元(2);擴束單元(2)對寬帶光源進行擴束后,將擴束后的光信號投射到可調波長選擇組件(3)中;可調波長選擇組件(3)從擴束后的不同波長的光信號中,根據需要選擇出一個特定波長的光信號,并將選擇后的特定波長的光信號返回至擴束單元(2)中;擴束單元(2)將返回的光信號沿著光路送回至雙光纖準直器(1)中;雙光纖準直器(1)通過其輸出端將該光信號輸出。

2.如權利要求1所述的可調光濾波器,其特征在于:所述擴束單元(2)采用兩個三角棱鏡(21)完成對寬帶光源的擴束。

3.如權利要求1所述的可調光濾波器,其特征在于:所述可調波長選擇組件(3)包括一個衍射光柵(31)、一個聚焦透鏡(32)、一個MEMS微鏡(33)以及一個與MEMS微鏡(33)相連的水平運動的線性馬達(34);

所述衍射光柵(31)固定于擴束單元(2)擴束后的光信號投射路徑上,其將擴束后的不同波長的光信號從不同的角度投射至位于其正上方的聚焦透鏡(32)上;聚焦透鏡(32)將不同角度出射的光信號投射至位于其上方的MEMS微鏡(33)上;MEMS微鏡(33)在線性馬達(34)的帶動下沿著水平方向移動,當MEMS微鏡(33)根據需要移動至選擇出的一個特定波長的光信號處時,對該光信號進行反射,反射后的光信號沿著原光路返回,實現基于MEMS的可調諧的波長選擇。

4.如權利要求1所述的可調光濾波器,其特征在于:所述可調波長選擇組件(3)包括一個衍射光柵(31)、一個聚焦透鏡(32)、一個MEMS微鏡(33)以及一個圓周運動的旋轉馬達(35),該旋轉馬達(35)位于衍射光柵(31)處并與衍射光柵(31)相連;

所述衍射光柵(31)位于擴束單元(2)擴束后的光信號投射路徑上,將擴束后的不同波長的光信號從不同的角度投射至位于其正上方的聚焦透鏡(32)上;聚焦透鏡(32)將不同角度出射的光信號投射至位于其正上方中心位置的MEMS微鏡(33)上;MEMS微鏡(33)對從聚焦透鏡(32)中心區域投射出的一種波長的光信號進行反射;所述衍射光柵(31)在旋轉馬達(35)的帶動下旋轉,當衍射光柵(31)旋轉至從聚焦透鏡(32)中心區域射出的光信號為所選擇出的一個特定波長的光信號時,MEMS微鏡(33)對該特定波長的光信號進行反射,反射后的光信號沿著原光路返回,實現基于MEMS的可調諧的波長選擇。

5.如權利要求1至4中任一項所述的可調光濾波器,其特征在于:所述選擇出的特定波長的光信號為:1530nm光信號、1550nm光信號或1570nm光信號。

6.如權利要求3或4所述的可調光濾波器,其特征在于,所述MEMS微鏡(33)的寬度按照以下方式計算得到:

1、設衍射光柵(31)的線數為d,聚焦透鏡(32)的焦距為f,單位都為nm;衍射光柵(31)的入射角為衍射角為θ;光柵方程如式如下:

式中,m為衍射級次,λ為選擇出的特定波長,c為光速,v為選擇出的特定波長所對應的頻率;

2、取衍射級次m=1,得到:

3、對式(2)進行微分,得到光柵的角色散公式:

<mrow> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>&theta;</mi> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>v</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>c</mi> <mrow> <msup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msup> <mi>d</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&theta;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

4、設選擇出的特定波長所對應的聚焦區域的寬度為l,由角色散公式得到線色散公式:

<mrow> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>l</mi> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>v</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>f</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mrow> <msup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msup> <mi>d</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&theta;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

5、根據線色散公式,計算得到MEMS微鏡(33)的寬度D為:

<mrow> <mi>D</mi> <mo>=</mo> <mo>|</mo> <mfrac> <mrow> <mi>d</mi> <mi>l</mi> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>v</mi> </mrow> </mfrac> <mo>|</mo> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>&Delta;</mi> <mi>v</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>f</mi> <mi>c</mi> </mrow> <mrow> <msup> <mi>v</mi> <mn>2</mn> </msup> <mi>d</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&theta;</mi> </mrow> </mfrac> <mi>&Delta;</mi> <mi>v</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中,△V表示求導后的頻率間隔,通過公式(5)計算得到相應的MEMS微鏡(33)的寬度D。

7.如權利要求6所述的可調光濾波器,其特征在于:公式(5)中,△V選擇為50GHz或100GHz。

8.如權利要求6所述的可調光濾波器,其特征在于:當MEMS微鏡(33)與線性馬達(34)相連,衍射光柵(31)為固定設置時,公式(5)中cosθ的取值為:所述選擇出的特定波長的光信號所對應的衍射角θ的余弦值。

9.如權利要求6所述的可調光濾波器,其特征在于:當MEMS微鏡(33)為固定設置,衍射光柵(31)與旋轉馬達(35)相連時,公式(5)中cosθ的取值為:當衍射光柵(31)旋轉至從聚焦透鏡(32)中心區域射出的光信號為所選擇出的特定波長的光信號時,該特定波長的光信號此時所對應的衍射角θ的余弦值。

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