本發(fā)明涉及一種波長間距漸變的準(zhǔn)梳狀濾光片，以用于諸如光通訊非線性波分復(fù)用系統(tǒng)中改變DWDM的帶寬，提高復(fù)用度。

背景技術(shù)：

在光通訊波分復(fù)用系統(tǒng)中，用梳狀濾光片與DWDM(密集型光波分復(fù)用，Dense Wavelength Division Multiplexing)濾光片串接，可以提高復(fù)用度。

現(xiàn)有的梳狀濾光片釆用間隔層為石英晶體的法布里-珀羅(Fabry-Perot)標(biāo)準(zhǔn)具作為高級(jí)次的間隔層，然后在石英晶體兩側(cè)分別鍍上高反射膜構(gòu)成高級(jí)次的單腔干涉濾光片，如：A|(HL)^pH石英晶體H(LH)^p|A或A|(HL)^p石英晶體(LH)^p|A，這里p是表示周期數(shù)的正整數(shù)，H和L分別為高、低折射率的四分之一波長膜層，A表示空氣。存在的問題是：第一，這種法布里-珀羅干涉濾光片型的梳狀濾光片極難控制濾光片波長的位置；第二，在實(shí)際制造時(shí)難以控制石英晶體與膜層間的位相補(bǔ)償；第三，這種濾光片不能做成多腔，因而透射曲線的矩形系數(shù)較差；第四，更為甚者，梳狀濾光片透射帶的波長和波形極為不均勻，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)具的光學(xué)厚度均勻性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到干涉濾光片間隔層的要求。

于是，工程技術(shù)人員提出釆用具有解理面結(jié)構(gòu)的云母片代替石英晶體標(biāo)準(zhǔn)具來作為高級(jí)次的間隔層，這在一定程度上緩解了梳狀濾光片透射帶波長和波形極不均勻的問題，但另外三個(gè)問題依然得不到解決。實(shí)際上，工程技術(shù)人員早就提出了一種全薄膜的梳狀濾光片設(shè)計(jì)，如果要求透射帶波長間距為1nm，則設(shè)計(jì)例子為G|(HLHLH3060LHLHLHL)²L|A，其中，G表示基底，A表示空氣，該設(shè)計(jì)可以同時(shí)解決上述存在的四個(gè)問題，但新的問題是：如此厚的薄膜間隔層迄今是不可能鍍制的。這還不算，若要求更密集的透射帶波長間距為0.5nm時(shí)，則薄膜間隔層厚度高達(dá)6120L，即G|(HLHLH6120LHLHLHL)²L|A，這樣的薄膜厚度對(duì)制造簡直是不可設(shè)想的。正因?yàn)槿绱耍F(xiàn)在真正能夠?qū)嵤┑霓k法是：用云母片作為高級(jí)次的間隔層構(gòu)成法布里-珀羅單腔濾光片來獲得梳狀濾光片。

本發(fā)明提出基于半導(dǎo)體超晶格理論來探索梳狀濾光片的設(shè)計(jì)，由于設(shè)計(jì)的梳狀濾光片波長間距是漸變的，故稱其準(zhǔn)梳狀濾光片，它可適用于非線性變化的波分復(fù)用系統(tǒng)。這種準(zhǔn)梳狀濾光片也是一種全薄膜系統(tǒng)的濾光片，但是其薄膜總厚度卻大大減薄，使之真正能夠用現(xiàn)有的設(shè)備和現(xiàn)有的技術(shù)制造出來。對(duì)本發(fā)明的透射帶波長間距為0.5nm密集度的準(zhǔn)梳狀濾光片，薄膜總層數(shù)視透射帶個(gè)數(shù)不同為336～560個(gè)四分之一波長厚度的膜層，這些準(zhǔn)梳狀濾光片的總膜層厚度大約只有上述所說的全薄膜梳狀濾光片G|(HLHLH6120LHLHLHL)²L|A總厚度的2.7％～4.6％，從而可用現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行實(shí)際制造。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種波長間距漸變的準(zhǔn)梳狀濾光片，以用于諸如光通訊非線性波分復(fù)用系統(tǒng)中改變DWDM的帶寬，提高波分復(fù)用系統(tǒng)的復(fù)用度。

本發(fā)明的構(gòu)思如下：由于新的梳狀濾光片或準(zhǔn)梳狀濾光片的設(shè)計(jì)目前尚缺乏設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法，故本發(fā)明試圖借助于半導(dǎo)體超晶格理論來探索設(shè)計(jì)方法。已經(jīng)知道，光子晶體的行為與半導(dǎo)體晶體非常相似，薄膜一維光子晶體類似于半導(dǎo)體一維周期的勢(shì)結(jié)構(gòu)，光子的傳輸行為也類似于載流子的傳輸行為，因此，用半導(dǎo)體超晶格理論來構(gòu)建新的梳狀濾光片或準(zhǔn)梳狀濾光片或許是一種很好的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。

超晶格概念是源于半導(dǎo)體材料的一個(gè)新概念，用不同電子帶隙的二種材料交替的超薄層可以實(shí)現(xiàn)一維周期的勢(shì)結(jié)構(gòu)，由于不同周期的超薄層能改變晶格勢(shì)場，從而使其載流子傳輸行為與三維半導(dǎo)體大塊材料全然不同。當(dāng)晶格的壘寬較窄時(shí),由于相鄰勢(shì)阱的波函數(shù)互相交疊,使載流子可以通過隧道效應(yīng)而穿過勢(shì)壘,這種結(jié)構(gòu)稱為超晶格；反之，當(dāng)壘寬較寬時(shí)，相鄰勢(shì)阱的波函數(shù)互相獨(dú)立，使載流子完全被限制在獨(dú)立的勢(shì)阱中，這種結(jié)構(gòu)稱為量子阱。

就薄膜一維光子晶體而言，只是光子晶體的交替介質(zhì)材料是不同的介電常數(shù)而不是半導(dǎo)體晶體的不同能帶帶寬，因此，可以把半導(dǎo)體的超晶格概念引入薄膜一維光子晶體。與不同帶寬的半導(dǎo)體晶體構(gòu)成超晶格一樣，我們可以把不同的光學(xué)薄膜構(gòu)成光子晶體超晶格，并用一維光子晶體超晶格的概念來得到穿過禁帶而形成的多個(gè)通帶的頻率，即獲得光子禁帶中的多透射帶梳狀濾光片。這種方法的設(shè)計(jì)步驟是,首先計(jì)算一維光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)，然后得到光子禁帶和通帶的信息，最后計(jì)算梳狀濾光片的光譜特性。在計(jì)算光子禁帶(截止帶)和通帶(透射帶)的光譜特性時(shí)，最直觀的方法是傳輸矩陣法，故可直接用薄膜光學(xué)中的設(shè)計(jì)軟件(如TFCal)進(jìn)行計(jì)算。

利用薄膜一維光子晶體超晶格概念設(shè)計(jì)的梳狀濾光片與法布里-珀羅濾光片不同，依據(jù)半導(dǎo)體超晶格理論，梳狀濾光片借助于二個(gè)一維光子晶體可簡單地表示成一個(gè)四重周期結(jié)構(gòu)的多層膜：{[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q}^s，其中，p₁、p₂、q和s分別為所述四重周期的周期數(shù)，并為正整數(shù)，基本周期(HL)^p₁和(xHyL)^p₂為不同波長的一維光子晶體反射鏡，x,y為四分之一波長膜層厚度系數(shù)，H和L分別表示四分之一波長膜厚的高折射率膜層和低折射率膜層。很顯然，此結(jié)構(gòu)與法布里-珀羅干涉濾光片完全不同，此結(jié)構(gòu)中基本周期結(jié)構(gòu)(HL)^p₁(xHyL)^p₂是二個(gè)不同厚度的光子晶體，能夠產(chǎn)生二個(gè)光子禁帶，但依據(jù)光子晶體超晶格理論，它可使某些頻率的光子通過隧穿效應(yīng)而得到不同的多個(gè)窄透射帶。而法布里-珀羅干涉濾光片的基本周期結(jié)構(gòu)最簡單的例子是：(HL)^pHLLH(LH)^p或(HL)^pHH(LH)^p，其中LL和HH是間隔層，間隔層必須滿足半波長的整數(shù)倍。顯然，這種法布里-珀羅結(jié)構(gòu)的中心波長本身就是一個(gè)光子通帶，而非光子禁帶，這是因?yàn)樗蠰L或HH半波層都是虛設(shè)層，所以從法布里-珀羅干涉濾光片的基本周期結(jié)構(gòu)中間開始，逐一消去LL或HH，最終可以將整個(gè)基本周期結(jié)構(gòu)全部消去，從而產(chǎn)生一個(gè)透射帶，這就是為什么法布里-珀羅干涉濾光片只產(chǎn)生中心波長一個(gè)透射帶的解釋。

用上述方法設(shè)計(jì)的梳狀濾光片一般屬于準(zhǔn)梳狀濾光片，而且準(zhǔn)梳狀濾光片兩端的透射帶會(huì)變得非常窄，對(duì)于不滿足使用要求的短波側(cè)和長波側(cè)的通帶波形需要借助于一個(gè)設(shè)置在所述基底第二面上的高陡度的帶通濾光片來截除。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是：

一種波長間距漸變的準(zhǔn)梳狀濾光片，包括基底以及設(shè)置在基底第一面上的四重周期多層膜{[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q}^s和基底第二面上的帶通濾光片；

其中，p₁、p₂、q和s分別為四重周期多層膜的周期數(shù)，并為正整數(shù)；

H和L分別表示四分之一波長膜厚的高折射率膜層和低折射率膜層；

x,y為四分之一波長膜層厚度系數(shù)；

所述的高折射率膜層為五氧化三鈦(Ti₃O₅)，所述的低折射率膜層為二氧化硅(SiO₂)；

所述的基底為光學(xué)玻璃。

本發(fā)明中，基底第一面和第二面為基底上相對(duì)的兩面，所述的基底為光學(xué)玻璃，該光學(xué)玻璃的一面設(shè)置有四重周期多層膜{[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q}^s，該光學(xué)玻璃的另一面設(shè)置帶通濾光片。基本周期(HL)^p₁和(xHyL)^p₂為不同厚度的一維光子晶體反射鏡，x,y為四分之一波長膜層厚度系數(shù)，H和L分別表示四分之一波長膜厚的高折射率膜層和低折射率膜層。高折射率膜層為五氧化三鈦(Ti₃O₅)，低折射率膜層為二氧化硅(SiO₂)。所述的帶通濾光片為H和L交替的帶通濾光片所組成。

所述的四重周期多層膜{[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q}^s由s個(gè)重復(fù)單元的三重周期多層膜[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q構(gòu)成，所述的三重周期多層膜[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q由q個(gè)重復(fù)單元的二重周期多層膜(HL)^p₁(xHyL)^p₂構(gòu)成，二重周期多層膜(HL)^p₁(xHyL)^p₂由p₁個(gè)HL交替層和p₂個(gè)xHyL交替層構(gòu)成。HL交替層由四分之一波長膜厚的高折射率膜層和四分之一波長膜厚的低折射率膜層構(gòu)成。xHyL交替層由厚度系數(shù)x乘以四分之一波長膜厚的高折射率膜層和厚度系數(shù)y乘以四分之一波長膜厚的低折射率膜層構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述四重周期多層膜的周期數(shù)p₁、p₂主要表征準(zhǔn)梳狀濾光片透射波長位置、截止區(qū)的截止度和透射帶的半寬度，周期數(shù)q和s表征準(zhǔn)梳狀濾光片透射帶的個(gè)數(shù)。

進(jìn)一步地，所述的周期數(shù)p₁、p₂取等值，且取值6～8的整數(shù)，周期數(shù)q取值2～6的整數(shù)，s取值2～6的整數(shù)。具體地如，p₁、p₂取值7，q取值5，s取值4。

進(jìn)一步地，所述的膜層厚度系數(shù)x,y取等值，且其取值為0.5～0.9或1.1～3。具體地如，x,y均取值0.8。

進(jìn)一步地，所述的帶通濾光片由三周期的四腔法布里-珀羅濾光片組成，從基底向外，所述的三周期的四腔法布里-珀羅濾光片為[(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L]³。

為提高通帶透射率，將其靠空氣側(cè)的最外二層膜厚分別從H和L修正為1.243H和1.326L。即從基底向外，所述的三周期的四腔法布里-珀羅濾光片為[(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L]²[(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁴HLLHHH(LH)³L1.243H1.326L]。

進(jìn)一步地，所述的高折射率膜層五氧化三鈦(Ti₃O₅)在波長1550nm的折射率為2.27，所述的低折射率膜層二氧化硅(SiO₂)在1550nm的折射率為1.443；所述的基底在1550nm的折射率為1.52，具體可選擇基底WMS-13。

進(jìn)一步地，所述的基底為高熱膨脹系數(shù)的光學(xué)玻璃，其線膨脹系數(shù)為90～130×10^-7/℃，具體可選用日本OHARA生產(chǎn)的WMS-13，其線膨脹系數(shù)為110×10^-7/℃，相對(duì)于薄膜材料的線膨脹系數(shù)20～30×10^-7/℃，WMS-13可稱為高熱膨脹系數(shù)材料。基底WMS-13的這種高熱膨脹系數(shù)特征可以補(bǔ)償濾光片透射帶波長因環(huán)境溫度變化而引起的漂移。其原理是當(dāng)波分復(fù)用系統(tǒng)溫度升高時(shí)，一方面由于薄膜的熱脹冷縮效應(yīng)使各膜層厚度變厚，導(dǎo)致梳狀濾光片各透射帶波長向長波漂移，另一方面由于基底的熱膨脹系數(shù)要比薄膜高許多，基底膨脹時(shí)會(huì)把各層膜的厚度拉展而減薄，導(dǎo)致各透射帶波長向短波漂移，這兩個(gè)效應(yīng)合并起來能夠達(dá)到波長漂移補(bǔ)償之目的，從而使疏狀濾光片在一定的溫度變化范圍內(nèi)得到穩(wěn)定；相反，溫度降低時(shí)亦類似。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1).現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)波長間距要求常用一個(gè)幾毫米厚的石英晶體或云母片構(gòu)成高級(jí)次的間隔層，并在其兩個(gè)面上分別鍍上兩個(gè)反射鏡來制作梳狀濾光片，正如背景技術(shù)中所述的，這種梳狀濾光片存在一些難以解決的困難。本發(fā)明基于半導(dǎo)體晶體超晶格理論，借助于兩個(gè)不同厚度的光學(xué)薄膜光子晶體使得相鄰兩個(gè)光子禁帶互相交疊，從而構(gòu)成光子晶體超晶格結(jié)構(gòu)，用一維光子晶體超晶格理論得到了能夠隧穿禁帶而形成多個(gè)相近頻率的通帶，獲得了光子禁帶中多個(gè)透射帶的準(zhǔn)梳狀濾光片。

2).現(xiàn)有技術(shù)無論是采用石英晶體或云母片高級(jí)次間隔層構(gòu)成的梳狀濾光片還是設(shè)計(jì)的全薄膜系統(tǒng)的梳狀濾光片，其透射峰的間距都是相等的，但現(xiàn)實(shí)中常會(huì)遇到非線性的情況，本發(fā)明利用光子晶體超晶格結(jié)構(gòu)構(gòu)成的通帶波長間距是可以漸增的，也可以漸減的，甚至可以中心對(duì)稱的，透射帶的數(shù)目和波長間距可以通過基本周期結(jié)構(gòu)及其各個(gè)周期數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)改變，所以非常適合于制作非線性波分復(fù)用系統(tǒng)中使用的準(zhǔn)梳狀濾光片。

3).本發(fā)明的準(zhǔn)梳狀濾光片也是一種全薄膜系統(tǒng)的梳狀濾光片，但是其薄膜總厚度卻大大減薄，使之真正能夠用現(xiàn)在的設(shè)備和現(xiàn)有的技術(shù)制造出來。對(duì)透射帶波長間距為0.5nm密集度的梳狀濾光片，現(xiàn)有技術(shù)的全薄膜典型設(shè)計(jì)為G|(HLHLH6120LHLHLHL)²L|A，其總光學(xué)厚度為12263個(gè)四分之一波長(波長為1550nm)，而本發(fā)明的全薄膜準(zhǔn)梳狀濾光片總光學(xué)厚度視透射帶數(shù)目不同常在336～560個(gè)四分之一波長之間，這就是說，本發(fā)明的全薄膜準(zhǔn)梳狀濾光片的總厚度只有現(xiàn)有技術(shù)全薄膜梳狀濾光片總厚度的2.7％～4.6％。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的梳狀濾光片的透射率曲線；

其中，圖1中(a)為現(xiàn)有技術(shù)的梳狀濾光片A|HLHLH|6200個(gè)四分之一波長厚度的云母片|HLHLH|A的透射率曲線；圖1中(b)為現(xiàn)有技術(shù)的梳狀濾光片全薄膜G|(HLHLH6120LHLHLHL)²|A的透射率曲線；

圖2是一維光子晶體(HL)⁶和(0.8H0.8L)⁶的透射率曲線及其合成透射率曲線，其中，圖2中(a)為(HL)⁶的透射率曲線，圖2中(b)為(0.8H0.8L)⁶的透射率曲線，圖2中(c)為合成透射率曲線；

圖3是本發(fā)明的G|{[(HL)⁷(0.8H0.8L)⁷]⁵}⁴|A準(zhǔn)梳狀濾光片的透射率曲線；

圖4是本發(fā)明用于截除不需要透射峰的三周期四腔帶通濾光片[(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L]³的透射率曲線；

圖5是本發(fā)明的波長間距逐漸減小的準(zhǔn)梳狀濾光片的透射率曲線；

圖6是本發(fā)明的波長間距逐漸增加的準(zhǔn)梳狀濾光片的透射率曲線；

圖7是本發(fā)明的波長間距中心對(duì)稱的準(zhǔn)梳狀濾光片的透射率曲線；

圖8為本發(fā)明波長間距漸變的準(zhǔn)梳狀濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的梳狀濾光片的透射率曲線，其中(a)是以云母片作為高級(jí)次的間隔層，云母片的光學(xué)厚度為6200個(gè)四分之一波長，因?yàn)閰⒖疾ㄩL為1550nm，故光學(xué)厚度也可記為2402.5微米，又因?yàn)椴ㄩL1550nm處云母的折射率為1.52，故云母的幾何厚度是1580.6微米。在此云母片兩面分別鍍上5層反射鏡，即得A|HLHLH|6200個(gè)四分之一波長的云母片|HLHLH|A，圖1(a)給出了該系統(tǒng)的透射率曲線。這種梳狀濾光片的缺點(diǎn)是：1.因?yàn)樵颇钙膸缀魏穸?580.6微米難以控制，故梳狀濾光片的波長位置誤差很大；2.在實(shí)際制造時(shí)云母第一面的HLHLH鍍完后，在鍍第二面的HLHLH時(shí)，由于云母片的厚度偏差，需用低折射率材料補(bǔ)償位相到極值；3.這種濾光片不能做成多腔，因而透射曲線的矩形系數(shù)較差；4.雖然云母片具有解理面結(jié)構(gòu)，但在其不同的位置上仍然會(huì)存在梳狀濾光片透射帶的波長和波形不均勻性。為了解決上述這些存在問題，設(shè)計(jì)了圖1(b)所示的全薄膜梳狀濾光片G|(HLHLH6120LHLHLHL)²L|A的透射率曲線，該設(shè)計(jì)可以克服云母間隔層梳狀濾光片存在的所有問題，遺憾的是，迄今為止，由于間隔層膜厚太厚而無法制造。

如圖8所示，為本發(fā)明的波長間距漸變的準(zhǔn)梳狀濾光片，包括基底1以及設(shè)置在基底1第一面上的四重周期多層膜{[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q}^s 2和基底1第二面上的帶通濾光片3。

本發(fā)明借助于薄膜一維光子晶體超晶格概念來設(shè)計(jì)梳狀濾光片，依據(jù)半導(dǎo)體超晶格理論，梳狀濾光片由二個(gè)一維光子晶體的周期結(jié)構(gòu)組成，它可簡單地表示成一個(gè)四重周期結(jié)構(gòu)的多層膜：{[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q}^s，其中，p₁、p₂、q和s分別為四重周期的周期數(shù)，基本周期(HL)^p₁和(xHyL)^p₂為不同波長的兩個(gè)一維光子晶體反射鏡，分別產(chǎn)生二個(gè)光子禁帶，由光子晶體超晶格理論，它可使某些頻率的光子通過隧穿效應(yīng)而得到一串波長間距漸變的透射帶。圖2是一維光子晶體(HL)⁶和(0.8H0.8L)⁶的透射率曲線及其合成透射率曲線，其中(a)為(HL)⁶的透射率曲線，(b)為(0.8H0.8L)⁶的透射率曲線，(c)為[(HL)⁶(0.8H0.8L)⁶]⁴的合成透射率曲線。由圖2可以看出，這種多透射帶的特征實(shí)際上是由二個(gè)不同頻率的一維光子晶體產(chǎn)生的，若圖2(b)中x＝y(tǒng)＝1時(shí)，因?yàn)樽兂闪艘粋€(gè)光子晶體，故不再產(chǎn)生這種多透射帶特征。只要x＝y(tǒng)＝0.5～0.9或1.1～3，即存在二個(gè)光子晶體時(shí)，就可在交疊的禁帶上出現(xiàn)如圖2(c)所示的多組多透射帶，將其波長細(xì)分、多透射帶曲線展開，選擇其中特性較優(yōu)的一組即可作為準(zhǔn)梳狀濾光片。透射帶的數(shù)目主要取決于膜厚系數(shù)x,y、周期數(shù)p₁，p₂和q。當(dāng)x＝y(tǒng)＝0.5～0.9時(shí)，隨著x，y或p₁，p₂增大，通帶組增加；當(dāng)x,y減小至二個(gè)光子晶體的禁帶完全分離時(shí)，交疊的通帶位置會(huì)出現(xiàn)無規(guī)則的光譜曲線。當(dāng)x＝y(tǒng)＝1.1～3時(shí)，由于高級(jí)次的緣故，反射帶變窄，所以即使等于3仍能保持二個(gè)光子禁帶重疊，只是因?yàn)榧?jí)次太高膜層太厚而要盡量避免使用而已，所以這里沒有列出級(jí)次大于3的情況。這種多組多透射帶的原理也可用緊束縛(tight-binding,簡稱TB)方法作進(jìn)一步解釋，TB方法是把(xHyL)^p₂視為具有缺陷的光子晶體。

作為實(shí)施例子，圖3給出本發(fā)明的WMS-13|{[(HL)⁷(0.8H0.8L)⁷]⁵}⁴|A準(zhǔn)梳狀濾光片的透射率曲線。該曲線為四重周期結(jié)構(gòu){[(HL)^p₁(xHyL)^p₂]^q}^s中取值p₁＝p₂＝7，q＝5和s＝4，且x＝y(tǒng)＝0.8的情況，周期數(shù)p₁、p₂主要表征準(zhǔn)梳狀濾光片透射波長位置、截止區(qū)的截止度和透射帶的半寬度，周期數(shù)q和s表征準(zhǔn)梳狀濾光片透射帶的個(gè)數(shù)，若僅用周期數(shù)q，透射帶個(gè)數(shù)的相隔比較遠(yuǎn)，離散太大，再加上周期數(shù)s，使透射帶個(gè)數(shù)連續(xù)性大大增加，從而便于實(shí)際選擇透射帶個(gè)數(shù)。該結(jié)構(gòu)中的高折射率膜層(H)為五氧化三鈦(Ti₃O₅)，它在波長1550nm的折射率為2.27；低折射率膜層(L)為二氧化硅(SiO₂)，在1550nm的折射率為1.443；基底1為WMS-13，在1550nm的折射率為1.52；空氣A的折射率為1.0。由于第二個(gè)光子晶體(xHyL)^p₂的參考波長對(duì)應(yīng)于x＝y(tǒng)為0.8，使整個(gè)合成曲線移向短波，故(HL)^p₁的參考波長需從1550nm移到1582.72nm。膜層總數(shù)為560層，從基底1(WMS-13)開始，依次為高、低折射率的交替膜，即奇數(shù)層為高折射率膜層五氧化三鈦(Ti₃O₅)，偶數(shù)層為低折射率膜層二氧化硅(SiO₂)。從圖3可以看出，準(zhǔn)梳狀濾光片共產(chǎn)生19個(gè)透射帶，以中心波長1550nm為對(duì)稱，越遠(yuǎn)離中心波長，其透射帶的波長間距和半寬度都越來越小，二端邊緣出現(xiàn)透射帶的峰值降低，是因?yàn)橥干鋷О雽捥?jì)算的波長間距較寬引起的。

為了截取圖3中的多透射帶作為準(zhǔn)梳狀濾光片，需要設(shè)計(jì)一個(gè)高陡度的帶通濾光片3。圖4是本發(fā)明用于截除不需要透射帶的三周期四腔帶通濾光片WMS-13|[(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵L(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴L]³|A的透射率曲線。為了獲得足夠高的通帶陡度，必須采用三周期設(shè)計(jì)，但是這時(shí)在主透射帶兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生尖銳的次峰，需要注意的是：這些尖銳的次峰必須使其落在圖3所示的準(zhǔn)梳狀濾光片的截止區(qū)。為了提高帶通濾光片3通帶中的透射率，首先，擬釆用四腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為與基底1和空氣導(dǎo)納匹配，四個(gè)腔的中間兩個(gè)腔(HL)⁵HLLHHH(LH)⁵設(shè)置較高的導(dǎo)納，兩側(cè)的兩個(gè)腔(HL)⁴HLLHHH(LH)⁴設(shè)置較低的導(dǎo)納，這樣可大大降低通帶兩側(cè)的二個(gè)“兔耳朵”，進(jìn)一步地，間隔層釆用LLHH兩種材料合成，可以減小薄膜應(yīng)力結(jié)累，且降低角度效應(yīng)引起的通帶透射率下降；其次，將其靠空氣側(cè)的最外二層膜厚分別從H和L修正為1.243H和1.326L，以減小通帶中的殘余反射，增加透射率，實(shí)際上，這兩層膜就是帶通濾光片3通帶的減反射膜。在基底1(WMS-13)的第一面上已鍍有圖3所示曲線的基礎(chǔ)上，將上述帶通濾光片3鍍于基底1(WMS-13)的第二面上，即可獲得圖5所示的準(zhǔn)梳狀濾光片透射曲線。從圖5可見，該準(zhǔn)梳狀濾光片的波長間距是隨著波長增加而逐漸減小的。

類似地，如圖6所示，也可以得到波長間距隨著波長增加而逐漸增加的準(zhǔn)梳狀濾光片。這時(shí)根據(jù)使用波段不同可有二種選擇方法：第一種方法是將圖3所示的準(zhǔn)梳狀濾光片的參考波長向長波移動(dòng)，例如從1582.72nm移到1584.35nm制備準(zhǔn)梳狀濾光片，然后在基底1(WMS-13)的第二面上鍍制圖4所示的帶通濾光片3，得到圖6所示的準(zhǔn)梳狀濾光片。第二種方法是將圖4所示的帶通濾光片3的參考波長短移，截取圖3中短波長區(qū)的多透射帶而構(gòu)成較短波長區(qū)的準(zhǔn)梳狀濾光片。

根據(jù)上述思想，若有使用要求，也可以得到波長間距以中心波長為對(duì)稱的準(zhǔn)梳狀濾光片，圖7是本發(fā)明的波長間距中心對(duì)稱的準(zhǔn)梳狀濾光片的透射率曲線，它是用一個(gè)類似于圖4所示的二倍帶寬的帶通濾光片截取圖3中心波長1550nm兩側(cè)的多透射帶獲取的。顯然，如圖7所示，在中心波長1550nm的短波側(cè)，透射帶的波長間距是隨著波長增加而增大的，而在中心波長1550nm的長波側(cè)，透射帶的波長間距是隨著波長增加而減小的。

以上本發(fā)明的波長間距漸變的準(zhǔn)梳狀濾光片，可以用于光通訊非線性波分復(fù)用系統(tǒng)中改變DWDM的帶寬，以提高復(fù)用度。