专利名称：级联式光子滤波器的制作方法
技术领域：
本发明属于光波分、光频分多路光通信技术领域，特别涉及光通信系统中光子滤波器部件结构的设计。
在光波分、光频分多路的光通信系统中，光子滤波器是用作选择光信道(或分路)的重要器件(部件)。由于光波分、光频分复用技术可用于光纤干线系统、光纤用户环、光纤局部网及光交换系统中，因此，光子滤波器有着很好的应用前景。
单个光子滤波器，其细度最多为F＜300，自由谱区为几个nm。在系统中能够复用的信道仅为N＝0.2F，(假设信道半扰为-20dB)，可见光子滤波器的F越高，能复用的信道数越多。如F＝200，则复用的信道数N＝0.2F＝0.2×200＝40(个)。因此，在光波分、频分光通信系统中寻求超高精细度(F)的光子滤波器是极为重要的。单个光子滤波器的细度的提高遇到工艺加工的很大困难。目前，提高光子滤波器细度的一种方法(技术)是将单个滤波器级联。当前有将两个平行F-p法布里-泊罗干涉计进行平行串联。
这种结构要形成寄生腔，将干扰两个F-P的正常工作。解决的办法之一是在两F-P之间增加吸收或增加损耗，消除寄生振荡的能量。显然，实现此办法是甚为困难的。另一种办法是三镜法，应用三个高反射镜，构成两个F-P，此法调整极不方便。
本发明的目的旨在克服已有技术的不足之处，设计出一种新型级联式光子滤波器，使其具有较高的精细度，且结构简单，工艺容易实现等优点。
本发明设计出一种级联式光子滤波器，由两个F-P干涉计串联而成，如
图1所示，其特征在于第一个F-P为一个角度可调的固态转镜标准具1，第二个F-P由两块腔长可调平行而立的高反射镜2，3构成，所说的固态得到不同腔长，第三组膜为高反膜15，形成标准具有的另一个腔镜面，亦由多层四分之一波长SiO2和ZrO2交替构成，反射率和第一个镜面相同。
应用转镜标准具和正入射平行镜F-P组合构成的级联复合式光子滤波器，总体结构如图4所示。转镜标准具1固定在一微型电机16上，调节标准具与正入射F-P腔成一角度。正入射F-P腔由两片分别镀以高反膜的平行平面镜21，22组成，其中一片21固定在园筒形压电陶瓷23的一端，压电陶瓷的另一端固定在热胀系数小，具有温度补偿的支架24上，另一片22通过调节机构25固定到支架24上，调整调节机构使两镜面平行，并得一定的腔长，得到一定的自由谱区。整个滤波器安装在一外壳31内，由单片微机32控制步进电机角度调谐及压电陶瓷对正入射F-P腔长调谐。外壳两端装有光纤耦合器，使光束输入和输出。
转镜标准具入射角θi＝11.8°～27.30°对应的自由谱区 FSR2＝50.2nm半功率通带为W2＝0.87nm正入射平行镜F-P自由谱区R1＝2.17nm对应腔长为389um精细度F1＝108半功率通带W1＝0.02nm按前述方法(技术)级联形成级联式光子滤波器，等效自由谱区FSRe＝FSR2＝50.2nm等效半功率通带为We＝W1＝0.02nm等效精细度Fef＝FSReq/Weq＝50.2/0.02＝2500实测这只级联式光子滤波器精细度F≥1410，偏离理论值是实际制作的单个标准具和单个F-P腔均因制工艺参数达不到理论，因而，实际制标准具的法线与所说的平行镜轴线成一定角度。工作时，光线垂直射入平行镜，因此平行镜F-P的出射光线是以一定入射角射入转镜标准具的，因此，此光线的反射光将不会反射回平行镜内。由于固态标准具镜面和平行镜F-P的两镜形成一个角度，因而不会构成寄生腔。本发明的固态转镜标准具的调谐用微型伺服电机。转动调节;平行镜F-P的调谐应用压电陶瓷。两者的控制均为单片机(51系列)。
本发明工作原理为，转镜标准具和平行镜F-P级联，设平行镜F-P的自由谱区为FsR1，转镜为FSR2;W1，W2分别为两者的半功率通带FSR2＞＞FSR1，W1＜＜W2，两者的精细度相近F1≈F2，级联波形如图2(a)所示，两者相乘的结果如图2(b)，理论计算可以得到级联复合F-P腔的自由谱互为FSReq＝FSR2，半功率通带为Weq＝W1复合F-P的等效精细度Feq＝FSRq/Weq＝FSR2/W1附图简要说明;
图1为本发明提出的一种级联式光子滤波器结构示意2为级联波形3为本发明实施例的转镜标准具结构4为本发明实施例的总体结构示意图本发明设计出一种级联式光子滤波器实施例，由一块转镜标准具和正入射平行镜F-P组合构成。其中转镜标准具是介质固态腔。是在一块镜面上分别度上三个膜系的介质，而形成介质腔，从而构成短腔长的固态标准具。这种腔克服了气隙平行镜腔调整的困难，因而制作方便。转镜标准具的构成如图3所示;具有平整表面的玻璃基片12上镀第一组高反膜13，形成F-P的一个镜面，膜由多层四分之一波长的SiO2和ZrO2交替构成，反射率控制在80～99.9%之间(根据对精细度F的要求而定。第二组膜为介质腔体14，由多层四分之一波长的SiO2构成，改变层数，可作的级联光子滤波器的精细度小于前面理论计算值，但这一实测结果说明发明的结构是正确的，也说明各部件的结构及参数是正确的。
权利要求
1.一种级联式光子滤波器，由两个F-P干涉计串联而成，其特征在于第一个F-P为一个角度可调的固态转镜标准具，第二个F-P由两块腔长可调平行而立的高反射镜构成，所说的固态标准具的法线与所说的平行镜轴线成一定角度。
2.一种如权利要求1所述的级联式光子滤波器，其特征在于所说的固态转镜标准具包括有平整表面的玻璃基片，在该基片上分别镀有由多层四分之一波长的SiO2和ZrO2交替构成的第一组高反膜，形成F-P的一个镜面;由多层四分之一波长的SiO2构成的第二组膜为介质腔体;由多层四分之一波长SiO2和ZrO2交替构成的第三组高反膜，形成标准具的另一个腔镜面。
全文摘要
本发明属于多路光通信技术领域。本发明设计出一种级联式光子滤波器，由两个F-P干涉计串联而成。其特征在于第一个F-P为一个角度可调的固态转镜标准具，第二个F-P由两块腔长可调平行而立的高反射镜构成，所说的固态标准具的法线与所说的平行镜轴线成一定角度。本发明具有较高的精细度，且结构简单、工艺容易实现等优点。在光纤干线系统、光纤用户环、光纤局部网及光交换系统等领域中有很好的应用前景。
文档编号H04B10/02GK1082789SQ9310775
公开日1994年2月23日 申请日期1993年6月30日 优先权日1993年6月30日
发明者查开德, 刘风海 申请人:清华大学