專利名稱：級(jí)聯(lián)式光子濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光波分、光頻分多路光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光通信系統(tǒng)中光子濾波器部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
在光波分、光頻分多路的光通信系統(tǒng)中，光子濾波器是用作選擇光信道(或分路)的重要器件(部件)。由于光波分、光頻分復(fù)用技術(shù)可用于光纖干線系統(tǒng)、光纖用戶環(huán)、光纖局部網(wǎng)及光交換系統(tǒng)中，因此，光子濾波器有著很好的應(yīng)用前景。
單個(gè)光子濾波器，其細(xì)度最多為F＜300，自由譜區(qū)為幾個(gè)nm。在系統(tǒng)中能夠復(fù)用的信道僅為N＝0.2F，(假設(shè)信道半擾為-20dB)，可見(jiàn)光子濾波器的F越高，能復(fù)用的信道數(shù)越多。如F＝200，則復(fù)用的信道數(shù)N＝0.2F＝0.2×200＝40(個(gè))。因此，在光波分、頻分光通信系統(tǒng)中尋求超高精細(xì)度(F)的光子濾波器是極為重要的。單個(gè)光子濾波器的細(xì)度的提高遇到工藝加工的很大困難。目前，提高光子濾波器細(xì)度的一種方法(技術(shù))是將單個(gè)濾波器級(jí)聯(lián)。當(dāng)前有將兩個(gè)平行F-p法布里-泊羅干涉計(jì)進(jìn)行平行串聯(lián)。
這種結(jié)構(gòu)要形成寄生腔，將干擾兩個(gè)F-P的正常工作。解決的辦法之一是在兩F-P之間增加吸收或增加損耗，消除寄生振蕩的能量。顯然，實(shí)現(xiàn)此辦法是甚為困難的。另一種辦法是三鏡法，應(yīng)用三個(gè)高反射鏡，構(gòu)成兩個(gè)F-P，此法調(diào)整極不方便。
本發(fā)明的目的旨在克服已有技術(shù)的不足之處，設(shè)計(jì)出一種新型級(jí)聯(lián)式光子濾波器，使其具有較高的精細(xì)度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種級(jí)聯(lián)式光子濾波器，由兩個(gè)F-P干涉計(jì)串聯(lián)而成，如

圖1所示，其特征在于第一個(gè)F-P為一個(gè)角度可調(diào)的固態(tài)轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具1，第二個(gè)F-P由兩塊腔長(zhǎng)可調(diào)平行而立的高反射鏡2，3構(gòu)成，所說(shuō)的固態(tài)得到不同腔長(zhǎng)，第三組膜為高反膜15，形成標(biāo)準(zhǔn)具有的另一個(gè)腔鏡面，亦由多層四分之一波長(zhǎng)SiO2和ZrO2交替構(gòu)成，反射率和第一個(gè)鏡面相同。
應(yīng)用轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具和正入射平行鏡F-P組合構(gòu)成的級(jí)聯(lián)復(fù)合式光子濾波器，總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具1固定在一微型電機(jī)16上，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)具與正入射F-P腔成一角度。正入射F-P腔由兩片分別鍍以高反膜的平行平面鏡21，22組成，其中一片21固定在園筒形壓電陶瓷23的一端，壓電陶瓷的另一端固定在熱脹系數(shù)小，具有溫度補(bǔ)償?shù)闹Ъ?4上，另一片22通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)25固定到支架24上，調(diào)整調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使兩鏡面平行，并得一定的腔長(zhǎng)，得到一定的自由譜區(qū)。整個(gè)濾波器安裝在一外殼31內(nèi)，由單片微機(jī)32控制步進(jìn)電機(jī)角度調(diào)諧及壓電陶瓷對(duì)正入射F-P腔長(zhǎng)調(diào)諧。外殼兩端裝有光纖耦合器，使光束輸入和輸出。
轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具入射角θi＝11.8°～27.30°對(duì)應(yīng)的自由譜區(qū) FSR2＝50.2nm半功率通帶為W2＝0.87nm正入射平行鏡F-P自由譜區(qū)R1＝2.17nm對(duì)應(yīng)腔長(zhǎng)為389um精細(xì)度F1＝108半功率通帶W1＝0.02nm按前述方法(技術(shù))級(jí)聯(lián)形成級(jí)聯(lián)式光子濾波器，等效自由譜區(qū)FSRe＝FSR2＝50.2nm等效半功率通帶為We＝W1＝0.02nm等效精細(xì)度Fef＝FSReq/Weq＝50.2/0.02＝2500實(shí)測(cè)這只級(jí)聯(lián)式光子濾波器精細(xì)度F≥1410，偏離理論值是實(shí)際制作的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具和單個(gè)F-P腔均因制工藝參數(shù)達(dá)不到理論，因而，實(shí)際制標(biāo)準(zhǔn)具的法線與所說(shuō)的平行鏡軸線成一定角度。工作時(shí)，光線垂直射入平行鏡，因此平行鏡F-P的出射光線是以一定入射角射入轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具的，因此，此光線的反射光將不會(huì)反射回平行鏡內(nèi)。由于固態(tài)標(biāo)準(zhǔn)具鏡面和平行鏡F-P的兩鏡形成一個(gè)角度，因而不會(huì)構(gòu)成寄生腔。本發(fā)明的固態(tài)轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具的調(diào)諧用微型伺服電機(jī)。轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié);平行鏡F-P的調(diào)諧應(yīng)用壓電陶瓷。兩者的控制均為單片機(jī)(51系列)。
本發(fā)明工作原理為，轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具和平行鏡F-P級(jí)聯(lián)，設(shè)平行鏡F-P的自由譜區(qū)為FsR1，轉(zhuǎn)鏡為FSR2;W1，W2分別為兩者的半功率通帶FSR2＞＞FSR1，W1＜＜W2，兩者的精細(xì)度相近F1≈F2，級(jí)聯(lián)波形如圖2(a)所示，兩者相乘的結(jié)果如圖2(b)，理論計(jì)算可以得到級(jí)聯(lián)復(fù)合F-P腔的自由譜互為FSReq＝FSR2，半功率通帶為Weq＝W1復(fù)合F-P的等效精細(xì)度Feq＝FSRq/Weq＝FSR2/W1附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明;
圖1為本發(fā)明提出的一種級(jí)聯(lián)式光子濾波器結(jié)構(gòu)示意2為級(jí)聯(lián)波形3為本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具結(jié)構(gòu)4為本發(fā)明實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種級(jí)聯(lián)式光子濾波器實(shí)施例，由一塊轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具和正入射平行鏡F-P組合構(gòu)成。其中轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具是介質(zhì)固態(tài)腔。是在一塊鏡面上分別度上三個(gè)膜系的介質(zhì)，而形成介質(zhì)腔，從而構(gòu)成短腔長(zhǎng)的固態(tài)標(biāo)準(zhǔn)具。這種腔克服了氣隙平行鏡腔調(diào)整的困難，因而制作方便。轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具的構(gòu)成如圖3所示;具有平整表面的玻璃基片12上鍍第一組高反膜13，形成F-P的一個(gè)鏡面，膜由多層四分之一波長(zhǎng)的SiO2和ZrO2交替構(gòu)成，反射率控制在80～99.9%之間(根據(jù)對(duì)精細(xì)度F的要求而定。第二組膜為介質(zhì)腔體14，由多層四分之一波長(zhǎng)的SiO2構(gòu)成，改變層數(shù)，可作的級(jí)聯(lián)光子濾波器的精細(xì)度小于前面理論計(jì)算值，但這一實(shí)測(cè)結(jié)果說(shuō)明發(fā)明的結(jié)構(gòu)是正確的，也說(shuō)明各部件的結(jié)構(gòu)及參數(shù)是正確的。
權(quán)利要求
1.一種級(jí)聯(lián)式光子濾波器，由兩個(gè)F-P干涉計(jì)串聯(lián)而成，其特征在于第一個(gè)F-P為一個(gè)角度可調(diào)的固態(tài)轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具，第二個(gè)F-P由兩塊腔長(zhǎng)可調(diào)平行而立的高反射鏡構(gòu)成，所說(shuō)的固態(tài)標(biāo)準(zhǔn)具的法線與所說(shuō)的平行鏡軸線成一定角度。
2.一種如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)式光子濾波器，其特征在于所說(shuō)的固態(tài)轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具包括有平整表面的玻璃基片，在該基片上分別鍍有由多層四分之一波長(zhǎng)的SiO2和ZrO2交替構(gòu)成的第一組高反膜，形成F-P的一個(gè)鏡面;由多層四分之一波長(zhǎng)的SiO2構(gòu)成的第二組膜為介質(zhì)腔體;由多層四分之一波長(zhǎng)SiO2和ZrO2交替構(gòu)成的第三組高反膜，形成標(biāo)準(zhǔn)具的另一個(gè)腔鏡面。
全文摘要
本發(fā)明屬于多路光通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種級(jí)聯(lián)式光子濾波器，由兩個(gè)F-P干涉計(jì)串聯(lián)而成。其特征在于第一個(gè)F-P為一個(gè)角度可調(diào)的固態(tài)轉(zhuǎn)鏡標(biāo)準(zhǔn)具，第二個(gè)F-P由兩塊腔長(zhǎng)可調(diào)平行而立的高反射鏡構(gòu)成，所說(shuō)的固態(tài)標(biāo)準(zhǔn)具的法線與所說(shuō)的平行鏡軸線成一定角度。本發(fā)明具有較高的精細(xì)度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。在光纖干線系統(tǒng)、光纖用戶環(huán)、光纖局部網(wǎng)及光交換系統(tǒng)等領(lǐng)域中有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04B10/02GK1082789SQ9310775
公開(kāi)日1994年2月23日 申請(qǐng)日期1993年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月30日
發(fā)明者查開(kāi)德, 劉風(fēng)海 申請(qǐng)人:清華大學(xué)