专利名称：具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器，该器件能够把波分复用的信道分成奇偶两组信道，使得信号间隔加倍，也可以将奇偶两组信道复用，减小信号间隔。本实用新型适用于光学领域，尤其涉及标准具领域。
背景技术：
在光通信领域里，经常通过光纤或者自由空间光通道来传输波长间隔小于Inm的光信号，每一种波长都会携带一种数据信息，可以将其看着单路数据流。在光网络的发送和接收端，需要将这些多路数据流分开成单路数据流或者将不同的单路数据流进行组合。固定间距的法布里-珀罗干涉仪，通常被称作标准具，是通过在平板上的两个表面镀金属膜或者多层电介质反射膜来实现多光束干涉的，利用多光束干涉原理产生十分细锐条纹，可选择特定波长的光束以高透射率通过标准具，而其他波长则基本完全损耗，在实验室里用来分析光谱的精细结构已有100多年历史。一个设计合理的标准具滤波器，对于窄带传输具有优异的性能，非常适合于分离或者复合小间距的光波长信道，因此广泛应用于光通信和光谱分析领域。标准具的另一个特性是对温度变化的高敏感性，这种高敏感性可以让标准具应用在许多温度传感领域。但是，标准具的温度敏感性在其他领域却是要尽量避免的，如需要在大温度范围内保持稳定的波长传输特性的光通信领域。在美国专利NO 5, 375，181和NO 5，384，877中曾对温度不敏感标准具滤波器有过描述，他们是运用热致反应支撑结构改变两个反射面之间的相对间距来补偿腔中间填充物折射率的热效应。当这些支撑结构设计运用在特定波长梳状滤波器中时被证明过长且复杂。还有其他的热稳定技术，包括调节标准具腔中的气压、恒温烘炉、自动电路以控制反射镜间距、光束角度调节器和给标准具腔施加径向或者轴向的力的支撑结构。但是这些应用中的热补偿技术会增加复杂度和器件的尺寸。前人技术中的标准具器件都不适合在光通信环境下使用，尤其是使用设备的温度会发生变化的领域。这些不足之处会导致光通信使用信道的减少，远远小于其理论最大的信道数。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器，使其在单个或者多个波长的传输和反射特性在光元件温度变化范围内都非常稳定。本实用新型的目的还在于用无源的方式来达到标准具消热差的目的。本实用新型所采用的技术方案是具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器，包括两个平行的空间分离的反射面，所述两反射面之间填充有一种或多种光学介质，所述光学介质总体的热膨胀系数和折射率温度系数相抵消。本实用新型的优点结构简单、器件尺寸小，热补偿技术复杂度大大降低，适合在光通信环境下使用。
图1为在反射镜腔中有填充材料的标准具侧视图。图2为热稳定标准具作为信号梳状滤波器/复用器使用的光学示意图。图3为在反射镜腔中填充材料按不同顺序组成的标准具侧视图。图4为在LiSAF晶体中单位几何长度的光程对温度的导数随光束入射角变化的特性曲线。图5为光束按不受温度影响的角度入射LiSAF晶体的透视图。图6为光束进入晶体的角度没有优化时，温度分别为-40°C和60°C时标准具的透射谱。图7为光束进入晶体的角度经过优化后，温度分别为-40°C和60°C时标准具的透射谱。图中，1 端面入射光线；1’ 端面反射光线；2 两个互相平行的腔镜；3 第一光学介质；4 第二光学介质；5 第三光学介质；6 端面出射光线；7 法布里-珀罗标准具组件； 8 信号光；9 准直透镜；10 第一偏振旋转元件；11 第二偏振旋转元件；12 第一输出透镜；13 第一输出信道；14 反射镜；15 第三偏振旋转元件；16 第二输出透镜；17 第二输出信道；18 法布里-珀罗标准具组件的反射面；19 标准具透射组件。
具体实施方式
本实用新型包含法布里-珀罗标准具，它的尺寸与没有热补偿器件的标准具一样，且能达到消热差的目的。本实用新型中的标准具，能够将密间距的光波长通道按梳状一分为二或者更多组的均勻间距光通道，每一通道或者每组通道都是分离等间距的。本实用新型中所述标准具，能将多个有间距的光波长通道按梳状插入到一个包含更密间距光波长的单个光通道中。本实用新型中所述的标准具，是在法布里-珀罗腔中填充如两个或者多个不同的透明材料，可以依据下文中的说明来选择多个透明材料。由预定义的热敏感度在固定值 (一般为0)的材料组成一个不需要调节的标准具。本实用新型还公开了一种在玻璃平板中间的光学介质，这种光学介质只有一种材料组成，这种材料的热膨胀系数和折射率温度系数在1个或者1个以上方向上的值符号相反，所以当光线以一特定角度入射到这种材料上时，光程不随温度波动而变化。下面结合具体实施方式
来详述本实用新型。具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器，其标准具包括两个平行的空间分离的反射面(即腔镜幻；两反射面形成的腔之间的一种或多种光学介质，所述光学介质的净热膨胀系数和净折射率温度系数是作用相反和相互抵消的，因此所述标准具的折射率不受温度变化影响。热膨胀引起的光程差与折射率的温度系数引起的光程差相互抵消，则标准具滤波器将具有热稳定性，光学介质材料的厚度便因此确定下来。在优选的实施方式中，具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器的标准具包括两个平行的空间分离的反射面，两反射面形成的腔之间的光学介质。所述光学介质包括两种光学透明材料，所述两种光学材料之一的折射率温度系数可以抵消所述另一个光学材料的热膨胀系数，折射率温度系数引起的光程差与热膨胀引起的光程差相互抵消，则标准具滤波器将具有热稳定性，两种材料的厚度便因此确定下来。或者，所述两种光学材料之一的热膨胀系数可以抵消所述另一个光学材料的折射率温度系数，热膨胀引起的光程差与折射率的温度系数引起的光程差相互抵消，则标准具滤波器将具有热稳定性，两种材料的厚度便因此确定下来。在优选的实施方式中，具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器的标准具包括: 两个平行的空间分离的反射面，两反射面之间的光学介质。所述光学介质是单个光学透明介质，所述单个透明介质沿第一个轴的热膨胀系数与沿另一个轴的折射率温度系数相反。 光线在进入所述沿第一个轴的热膨胀系数与沿另一个轴的折射率温度系数相反的单个光学介质的入射角度。在优选的实施方式中，光学介质可以包含三种光学透明材料，其中第一种光学材料的热膨胀系数可以抵消第二种光学材料的折射率温度系数。两种材料的厚度确定下来后，热膨胀引起的光程差与折射率随温度变化引起的光程差相互抵消，则标准具滤波器的透射谱将不随温度变化而变化。除此之外还有第三种光学材料，这种材料的热膨胀系数和折射率温度系数在1个或者1个以上方向上的值符号相反，所以当光线以一特定角度入射到这种材料上时，光程不随温度波动而变化。在优选的实施方式中，光学介质可以包含三种光学透明材料。其中两种光学介质采用相同的材料，采用相同的材料的两种光学介质的热膨胀系数和另一种光学介质的折射率温度系数相抵消；或者，采用相同的材料两种光学介质的折射率温度系数和另一种光学介质的热膨胀系数相抵消。为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现配合附图并举较佳实施例详细说明如下。一种简单的标准具滤波器的透射峰曲线可由如下方程得到
权利要求1.具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器，包括两个平行的空间分离的反射面0)， 其特征在于所述两反射面( 之间填充有一种或多种光学介质，所述光学介质总体的热膨胀系数和折射率温度系数相抵消。
2.根据权利要求1所述的梳状滤波器/梳波复用器，其特征在于所述两反射面(2)之间填充有两种光学介质，即第一光学介质C3)和第二光学介质G)，其中一种光学介质的热膨胀系数和另一种光学介质的折射率温度系数相抵消。
3.根据权利要求2所述的梳状滤波器/梳波复用器，其特征在于第一光学介质(3)为 NaCl晶体，厚度为0. 47mm ；第二光学介质(4)为BK7玻璃，厚度为9. 53mm。
4.根据权利要求2所述的梳状滤波器/梳波复用器，其特征在于第二光学介质(4)和右边的一个反射面( 之间还设有第三光学介质(5)。
5.根据权利要求4所述的梳状滤波器/梳波复用器，其特征在于第一光学介质(3)、 第三光学介质( 均为BK7玻璃，第二光学介质(4)为NaCl晶体。
6.根据根据权利要求4所述的梳状滤波器/梳波复用器，其特征在于第一光学介质 (3)为NaCl层，厚度为0. 47mm ；第二光学介质(4)为LiSAF晶体，厚度为0. 5mm ；第三光学介质(5)为BK7玻璃，厚度为9. 53mm。
7.根据权利要求1所述的梳状滤波器/梳波复用器，其特征在于所述两反射面之间填充有一种光学介质，该光学介质的热膨胀系数与其折射率温度系数在一个或一个以上的方向上相抵消。
8.根据权利要求7所述的梳状滤波器/梳波复用器，其特征在于该光学介质为LiSAF 晶体。
专利摘要本实用新型提供了一种具有热稳定性的梳状滤波器/梳波复用器，其标准具包括两个平行的空间分离的反射面，所述两反射面之间填充有一种或多种光学介质，所述光学介质总体的热膨胀系数和折射率温度系数相抵消。本实用新型使得单个或者多个波长的传输和反射特性在光元件温度变化范围内都非常稳定。本实用新型还能用无源的方式来达到标准具消热差的目的。
文档编号G02B6/293GK202119940SQ201020594539
公开日2012年1月18日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者顾共恩 申请人:武汉奥新科技有限公司