基于硅上液晶技术的可调光滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于硅上液晶技术的可调光滤波器，属一种光学滤波器，所述的滤波器包括准值器与双折射晶体，所述双折射晶体上还安装有半波片；所述双折射晶体与准值器的前方还安装有光栅，所述光栅安装在凹面镜的前焦平面上，所述凹面镜的后焦平面上安装有硅上液晶芯片；通过硅上液晶芯片中薄膜晶体管控制液晶面板的像素，将偏振光旋转90度变成垂直方向的偏振光的原理，可实现可调频率和带宽的功能；本发明的结构紧凑，体积较小，通过全光电控制，使用可靠性高，光波损耗率低，隔离性能优异，且适于工业化生产，易于推广。
【专利说明】基于硅上液晶技术的可调光滤波器
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种光学滤波器，更具体的说，本发明主要涉及一种基于硅上液晶技术的可调光滤波器。
[0003]
【背景技术】
[0004]在智能光网络设计中，为了使有限的光谱资源得到充分利用，需要实时灵活控制分配给指定用户的带宽，而本领域中用于可调光滤波的类似器件大多结构复杂，控制方式繁琐，且体积较大，因而有必要基于智能光网络设计的实际需求，对这类可调光滤波的器件进行研究和改进。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种基于硅上液晶技术的可调光滤波器，以期望解决现有技术中智能光网络设计所使用的类似可调光滤波器件结构复杂，体积较大，控制方式防锁等技术问题。
[0007]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
本发明所提供的一种基于硅上液晶技术的可调光滤波器，所述的滤波器包括准值器与双折射晶体，所述双折射晶体上还安装有半波片;所述双折射晶体与准值器的前方还安装有光栅，所述光栅的衍射位置上安装有凹面镜，所述凹面镜的反射位置上安装有硅上液晶芯片；用于由入射光线经准值器射入，再经双折射晶体与半波片产生水平方向偏振光，入射到光栅产生按频率排列的光谱，然后被凹面镜反射至其焦平面上的硅上液晶芯片，偏振光垂直入射硅上液晶芯片的反射薄膜层后沿原路反射。
[0008]作为优选，进一步的技术方案是:所述准值器的后方还设有环型器。
[0009]更进一步的技术方案是:所述硅上液晶芯片包括液晶面板，所述液晶面板的后部依次设有反射薄膜层、薄膜晶体管与控制电路;所述反射薄膜层在光路调整时与凹面镜的焦平面重合。
[0010]更进一步的技术方案是:所述控制电路用于调整薄膜晶体管的电压，进而由薄膜晶体管控制液晶面板上的像素，将水平方向的偏振光旋转90度变成垂直方向的偏振光后再沿原路返回。
[0011]更进一步的技术方案是:所述的凹面镜与硅上液晶芯片之间还设有棱镜，用于补偿由光栅至硅上液晶芯片的光线的光程差。
[0012]更进一步的技术方案是:所述准值器、双折射晶体、光栅、凹面镜、硅上液晶芯片、棱镜与环型器均安装在光学底板上。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果之一是:通过硅上液晶芯片中薄膜晶体管控制液晶面板的像素，将偏振光旋转90度变成垂直方向的偏振光的原理，达到让水平方向的偏振光被接收，垂直方向的偏振光不被接收的技术目的，进而可通过控制程序在硅上液晶芯片的液晶面板上将入射的光波划分为许多带宽度可变的频道，实现可调频率和带宽的功能；同时本发明所提供的一种基于硅上液晶技术的可调光滤波器结构紧凑，体积较小，通过全光电控制，使用可靠性高，光波损耗率低，隔离性能优异，且适于工业化生产，易于推广。
[0014]
【附图说明】
[0015]图1为用于说明本发明一个实施例的结构示意图；
图中，I为准值器、2为双折射晶体、3为半波片、4为光栅、5为凹面镜、6为棱镜、7为硅上液晶芯片、71为液晶面板、72为反射薄膜层、73为薄膜晶体管、74为控制电路、8为环型器。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0018]参考图1所示，本发明的一个实施例是一种基于硅上液晶技术的可调光滤波器，该滤波器包括准值器I与双折射晶体2(该双折射晶体的材质为YV04，即单晶钒酸钇)，安装时需使准值器I与双折射晶体2的入射光路相互重合，再在双折射晶体2上还安装有半波片3(规格优选为1Z72 WP);此外，在前述双折射晶体2与准值器I的前方还应安装光栅4，该光栅4的衍射位置上安装有凹面镜5，该凹面镜5的反射位置上安装有硅上液晶芯片7，即前述光栅4安装在凹面镜5的前焦平面上，前述凹面镜5的后焦平面上安装有硅上液晶芯片7;基于前述的滤波器结构，可由入射光线经准值器I射入，再经双折射晶体2与半波片3产生水平方向偏振光，入射到光栅4产生按频率排列的光谱，然后被凹面镜5反射至其焦平面上的硅上液晶芯片7，偏振光垂直入射硅上液晶芯片7的反射薄膜层72后沿原路反射。
[0019]再参考图1所示，根据本发明的另一实施例，为便于分解输出原路反射回准值器I的受控制后的光波信号，可在上述实施例的基础上，再在准值器I的后方安装环型器8;且在滤波器整体组装中，可先将半波片3安装在双折射晶体2上，然后按附图中的位置依次将准值器1、双折射晶体2、光栅4与凹面镜5放置在光学底板上，应尽量紧凑，缩小体积;再将硅上液晶芯片7放在凹面镜5的焦距位置，最后连接前述的环型器8，所有的器件经光学调整后固定。另外，为补偿由光栅4至硅上液晶芯片7的光线的光程差，可再在凹面镜5与硅上液晶芯片7之间安装棱镜6，该棱镜6同样经光学调整后固定于光学底板上；即该棱镜6可作为补偿器，补偿凹面镜所产生光程差的影响。
[0020]在本实施例中，硅上液晶芯片7用于使上述的每一通道独立控制电压，并通过控制电压的高低达到自由划分通的频率和带宽的目的。由准值器1、双折射晶体2与半波片3共同组成线偏振光发生器，产生水平方向偏振光入射到光栅4后实现波长分离，补偿器能补偿凹面镜5所产生光程差的影响；而在光路调整时，将硅上液晶芯片7的反射薄膜层与凹面镜5的焦平面调整为重合，把处理后的偏振光反射返回到准值器I，从环型器8输出。
[0021 ]进一步的，本发明上述实施例的核心在于硅上液晶芯片7的功能，发明人也对该芯片的结构做了进一步改进，具体为其中包括液晶面板71，该液晶面板71的后部依次设有反射薄膜层72、薄膜晶体管73与控制电路74;正如上述所提到的，反射薄膜层72在光路调整时需与凹面镜5的焦平面重合;其实现功能的基本原理是由控制电路74调整薄膜晶体管73的电压，进而由薄膜晶体管73控制液晶面板71上的像素，将水平方向的偏振光旋转90度变成垂直方向的偏振光后再沿原路返回；基于前述的原理，为帮助本领域技术人员理解本发明的要义，对本发明上述实施例中所述可调光滤波器的功能实现方式具体说明如下:
入射光线(波长范围一般为1527nm?1567nm)被准值器I准值后(一束平行光线)，进入双折射晶体2和半波片3产生水平方向偏振光，入射到光栅(Grating)4，产生按频率排列的光谱，实现波长分离，然后被凹面镜(Concave mirror)5反射，液晶面板71后面的反射薄膜层72与凹面镜5的焦平面重合，偏振光垂直入射液晶面板71后面的反射薄膜层72被沿原路反射。棱镜6作为滤波器中的补偿器，可用于补偿光程差。液晶面板71的平面有上百万个像素，所有像素由反射薄膜层后面的薄膜晶体管(COMS) 73控制，通常每个像素一个晶体管，通过控制薄膜晶体管73电压可以把水平方向的偏振光旋转90度变成垂直方向的偏振光，沿原路反射进入双折射晶体2时被折射向下，就不能进入准值器I，通过控制电压也可以让水平方向的偏振光保持偏振方向沿原路反射到双折射晶体2，进入准值器I。达到让水平方向的偏振光被接收，垂直方向的偏振光不被接收的目的。运用前述原理，可以编写计算机程序在液晶面板上把入射的光波1527nm?1567nm划分出许多带宽度可变的频道，由控制电路74将程序的指令和电流传输到薄膜晶体管73的每一个晶体管。受控制后的光波被反射薄膜层73沿原路反射，返回到准值器I，最后由环型器(Circulator )8分解输出受控制后的光波信号。换言之，控制电压就能对偏振光产生大小不同阻断作用，衰减量可达0.5?40dB，可视为随意控制各频道的带宽和开关，进而就实现可调频率和带宽的功能。
[0022]由上述可知，本发明提供的上述的可调光滤波器，只要改变电路的计算机程序软件，就可以实现波长阻断器的功能，变成一个低成本的波长阻断器，即本发明为一种能够实现光波分路转换的设计。
[0023]除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0024]尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【主权项】
1.一种基于硅上液晶技术的可调光滤波器，其特征在于:所述的滤波器包括准值器(I)与双折射晶体(2)，所述双折射晶体(2)上还安装有半波片(3);所述双折射晶体(2)与准值器(I)的前方还安装有光栅(4)，所述光栅(4)的衍射位置上安装有凹面镜(5)，所述凹面镜(5)的反射位置上安装有硅上液晶芯片(7);用于由入射光线经准值器(I)射入，再经双折射晶体(2)与半波片(3)产生水平方向偏振光，入射到光栅(4)产生按频率排列的光谱，然后被凹面镜(5)反射至其焦平面上的硅上液晶芯片(7)，偏振光垂直入射硅上液晶芯片(7)的反射薄膜层(72)后沿原路反射。2.根据权利要求1所述的基于硅上液晶技术的可调光滤波器，其特征在于:所述准值器(I)的后方还设有环型器(8)。3.根据权利要求1或2所述的基于硅上液晶技术的可调光滤波器，其特征在于:所述硅上液晶芯片(7)包括液晶面板(71)，所述液晶面板(71)的后部依次设有反射薄膜层(72)、薄膜晶体管(73)与控制电路(74);所述反射薄膜层(72)在光路调整时与凹面镜(5)的焦平面重合。4.根据权利要求3所述的基于硅上液晶技术的可调光滤波器，其特征在于:所述控制电路(74)用于调整薄膜晶体管(73)的电压，进而由薄膜晶体管(73)控制液晶面板(71)上的像素，将水平方向的偏振光旋转90度变成垂直方向的偏振光后再沿原路返回。5.根据权利要求3所述的基于硅上液晶技术的可调光滤波器，其特征在于:所述的凹面镜(5)与硅上液晶芯片(7)之间还设有棱镜(6)，用于补偿由光栅(4)至硅上液晶芯片(7)的光线的光程差。6.根据权利要求4所述的基于硅上液晶技术的可调光滤波器，其特征在于:所述准值器(I)、双折射晶体(2)、光栅(4)、凹面镜(5)、硅上液晶芯片(7)、棱镜(6)与环型器(8)均安装在光学底板上。
【文档编号】G02F1/1335GK106094294SQ201610689940
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月19日 公开号201610689940.5, CN 106094294 A, CN 106094294A, CN 201610689940, CN-A-106094294, CN106094294 A, CN106094294A, CN201610689940, CN201610689940.5
【发明人】黄成智
【申请人】黄成智