一种高阶高斯光滤波器的制作方法

1.本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种高阶高斯光滤波器。


背景技术：

2.可调谐光滤波器是一种重要的光学器件，广泛应用于光通信、光电传感与检测领域，特别是在高速传输光通信系统中有大量应用，是光通信和数据网络中的基础光器件，如应用于光通道监测模块(ocm)、100g和400g c形可插拔收发模块cfp/cfp2、低噪edfa。市场上可调谐光滤波器采用的技术通常有马赫－曾德尔(m-z)干涉、法布里－佩罗(f-p)谐振腔或标准具、多层介质膜滤波以及衍射光栅-微机电系统(mems)。衍射光栅-mems技术路线由于覆盖波长范围大、调谐速度快、结构和算法相对简单、易于制备、可靠性高等优点越来越受到重视。
3.在光通信领域中,通信带宽是衡量通信质量的一个重要指标参数。可调谐光滤波器具有灵活选择所需波长的功能，给光通信系统带来了便捷，已经得到了广泛的应用。基于微机电(mems)技术的可调谐光滤波器利用光栅作为分光元件，通过控制mems微镜的角度选择所需的工作波长，具有体积小，结构简单，性能稳定等优点。但近年来对于高阶高斯光的应用需求不断增大，而针对这种光束的可调谐滤波器目前研究较少，对输出带宽的调节能力较弱，无法满足高阶高斯光的滤波需求，尤其是对于常规的3db带宽与20db带宽之比无法满足高阶高斯光的滤波需求，急需填补其中的空白。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种高阶高斯光滤波器，旨在解决传统的滤波器无法有效的滤出高阶高斯光的问题。
5.第一方面，本实用新型提供了一种高阶高斯光滤波器，包括光纤输入端、准直器、光栅、可转动反射镜和光纤输出端，光束从所述光纤输入端输入并依次经过所述光纤、所述准直器、所述光栅和所述可转动反射镜，所述可转动反射镜选择合适波长的光束反射依次经过所述光栅、所述准直器回到所述光纤输出端；其中，所述高阶高斯光滤波器还包括至少一个光阑，所述光阑设于所述准直器上或所述光栅上或所述光栅与所述可转动反射镜之间。
6.进一步地，所述光阑设有两个分别为第一光阑和第二光阑，所述第一光阑设于所述准直器上，所述第二光阑设于所述光栅上。
7.进一步地，所述光阑设有两个分别为第一光阑和第二光阑，所述第一光阑设于所述光栅上，所述第二光阑设于所述光栅与所述可转动反射镜之间。
8.进一步地，所述光阑设有两个分别为第一光阑和第二光阑，所述第一光阑设于所述准直器上，所述第二光阑设于所述光栅与所述可转动反射镜之间。
9.进一步地，所述光阑设有三个分别为第一光阑和第二光阑以及第三光阑，所述第一光阑设于所述准直器上，所述第二光阑设于所述光栅上，所述第三光阑设于所述光栅与
所述可转动反射镜之间。
10.进一步地，所述光阑设于所述准直器靠近所述光栅的一侧。
11.进一步地，所述光阑设于所述光栅靠近所述准直器的一侧。
12.进一步地，所述光阑设于所述光纤端面。
13.进一步地，所述光纤输入端和所述光纤输出端的光纤模场直径范围为9μm 至20μm。
14.进一步地，所述光栅入射角的范围为44
°
至50
°
。
15.进一步地，所述光栅的光栅线对数为800至1100。
16.进一步地，所述光阑为通孔；或者，所述光阑为带有渐变pr膜的通光元件。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过设置光纤输入端、准直器、光栅、可转动反射镜和光纤输出端，光束从光纤输入端输入，经过准直器和光栅被可转动反射镜反射，部分光束沿原路返回经光栅、准直器回到光纤输出端输出，部分光束返回光路会发生一定偏离，其中，在光路中设置有光阑，光阑可以设置在准直器上，或者设置在光栅上，又或者是设置在光栅与可转动反射镜之间，通过设置光阑挡住偏离的光束，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能，而且体积小，结构简单，性能稳定。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1展示了本实用新型实施例高阶高斯光滤波器的示意图；
20.图2展示了本实用新型另一实施例高阶高斯光滤波器的示意图；
21.图3展示了本实用新型又一实施例高阶高斯光滤波器的示意图；
22.图4展示了本实用新型实施例高阶高斯光滤波器的光栅滤波光路示意图；
23.图5展示了本实用新型实施例高阶高斯光滤波器的未加光阑输出信号光谱谱型示意图；
24.图6展示了本实用新型实施例高阶高斯光滤波器的添加光阑后输出信号光谱谱型示意图；
25.11、光纤输入端；12、光纤输出端；20、准直器；30、光阑；40、光栅；50、可转动反射镜。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整
体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
28.还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
29.还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
30.本技术实施例通过提供一种高阶高斯光滤波器，解决了现有的高阶高斯的光滤波器的带宽不可调节的问题，通过在光路中增加光阑挡住部分偏离的光束从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
31.本技术实施例中的技术方案为解决上述带宽调节的问题，总体思路如下：
32.光滤波器通过光栅分光，不同波长经过光栅后变为不同角度平行光，而可转动反射镜(mems反射镜)只与中心波长垂直，可以沿原光路返回，其他波长的返回光路会发生一定偏离，离中心波长越远的波长偏离越大，而光阑会挡去偏离的光，收窄了光滤波器输出的3db带宽以及20db带宽，滤波后光束可以实现高阶高斯光的滤波功能。也即是说本技术通过使用光阑对器件输出的3db带宽以及 20db带宽进行调节，解决了带宽调节能力较弱的问题，满足高阶高斯光的滤波需求，而且体积小，结构简单，性能稳定。
33.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
34.实施例一：
35.参照图1-图4，本实用新型实施例提供一种高阶高斯光滤波器，包括光纤输入端11、准直器20、光栅40、可转动反射镜50和光纤输出端12，光束从所述光纤输入端11输入并依次经过所述光纤、所述准直器20、所述光栅40和所述可转动反射镜50，所述可转动反射镜50选择合适波长的光束反射依次经过所述光栅40、所述准直器20回到所述光纤输出端12；其中，所述高阶高斯光滤波器还包括至少一个光阑30，所述光阑30设于所述准直器20上或所述光栅40上或所述光栅40与所述可转动反射镜50之间。
36.具体地，本实施例的光阑30的数量为一个，光阑30可以设置在准直器20 上，也可以设置在光栅40上，还可以设置在光栅40与可转动反射镜50之间。也即是说，本实施例的光阑30可以在以上三个位置中选择一处设置，均能够起到调节带宽的作用。
37.通过实施本实施例，在光路中增设光阑30，将光阑30设置在准直器20上或光栅40上或光栅40与可转动反射镜50之间，利用光阑30将从可转动反射镜50 反射的偏离光束挡住，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
38.在本实施例中，准直器20为准直镜，准直镜用于提高光束的准直性。光栅 40为衍射光栅40，衍射光栅40用于将从准直镜出射的光束被色散成具有不同衍射角的衍射光。可转动反射镜50为mems反射镜，mems反射镜偏转以反射一特定角度的衍射光从而实现波长的选择。
39.参照图1，在本实施例中，所述光阑30设于所述准直器20靠近所述光栅40 的一侧。具体地，准直器20具有入光侧和出光侧(相对于光束入射而言)，其中，靠近光纤输入端11的
一侧为入光侧，靠近光栅40的一侧为出光侧，本实施例的光阑30设置在出光侧。mems反射镜偏转反射光束，部分偏离光束从光栅40 返回至准直器20出光侧的光阑30时，会被光阑30挡住，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
40.参照图2，在本实施例中，所述光阑30设于所述光栅40靠近所述准直器20 的一侧。具体地，光栅40具有入光侧和出光侧(相对于光束入射而言)，其中，靠近准直器20的一侧为入光侧，靠近可转动反射镜50的一侧为出光侧，本实施例的光阑30设置在入光侧。mems反射镜偏转反射光束，部分偏离光束从可转动反射镜50返回至光栅40入光侧的光阑30时，会被光阑30挡住，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
41.参照图3，在本实施例中，所述光阑30设于所述光栅40与所述可转动反射镜50之间。具体地，光阑30是设置在光栅40与可转动反射镜50传输的光路的中间。mems反射镜偏转反射光束，部分偏离光束会被光阑30挡住，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
42.在本实施例中，所述光阑30设于所述光纤端面。具体为光纤输入端11的端面，也可以是光纤输出端12的端面。
43.在本实施例中，所述光纤输入端11和所述光纤输出端12的光纤模场直径范围为9μm至20μm。本实施例通过对光纤模场直径的限制是为了对传输的光束进行整形，实现对带宽的调节作用。
44.示例性地，本实施例中光纤的模场直径为9μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为10μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为11μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为12μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为13μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为14μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为15μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为16μ m。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为17μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为18μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为19μm。示例性地，本实施例中光纤的模场直径为20μm。
45.在本实施例中，所述光栅40入射角的范围为44
°
至50
°
。通过对光栅40 入射角的范围进行限制以保证达到收窄输出信号带宽效果。示例性地，本实施例中光栅40入射角为44
°
。示例性地，本实施例中光栅40入射角为45
°
。示例性地，本实施例中光栅40入射角为46
°
。示例性地，本实施例中光栅40入射角为47
°
。示例性地，本实施例中光栅40入射角为48
°
。示例性地，本实施例中光栅40入射角为49
°
。示例性地，本实施例中光栅40入射角为50
°
。
46.在本实施例中，所述光栅40的光栅40线对数为800至1100。通过对光栅40的光栅40线对数进行限制以保证达到收窄输出信号带宽效果。具体地，本实施例中光栅40的光栅40线对数为1000左右或者是900左右。
47.在本实施例中，所述光阑30为通孔；或者，所述光阑30为带有渐变pr膜的通光元件。通孔用于通过光束，通孔之外的光阑部分用于挡住偏离的光束。通过元件的渐变pr膜部分用于通过光束，其余部分用于挡住偏离的光束。
48.总而言之，本实施例的为了实现调节带宽，一是通过优选光纤模场直径对传输的光束进行整形，实现对带宽的调节作用。二是在tf模块的准直镜，光栅40 等光学元件上添加光阑30，通过优化光阑30的尺寸以及其在光路中安放的位置，实现对带宽的调节作用。由
此，通过使用光阑30对器件输出的3db带宽以及20db 带宽进行调节收窄了可调谐光滤波器输出的3db带宽以及20db带宽，滤波后光束可以实现高阶高斯光的滤波功能，拓展了应用领域。
49.以下通过对无光阑30的光滤波器与本实施例有光阑30的光滤波器的光谱曲线进行对比。
50.图5与图6展示了有无光阑30两种滤波器输出信号光谱曲线，图5为不加光阑30的光谱曲线，其20db带宽与3db带宽之比为2.8左右，为传统的高斯光曲线，在光路中增加光阑30后这一值就缩小到了2.2，由图6可以展示，收紧了整个高斯曲线，输出信号调制成了高阶高斯光，从而可以满足当前通信领域的需求。
51.本实施例所采用的技术方案是在传统的基于mems技术的可调谐光滤波器的结构上，沿光路其元件依次为光纤，准直镜，光栅40，mems反射镜，在此光路中添加3光阑30。参照图4可调谐光滤波器通过光栅40分光，不同波长经过光栅40后变为不同角度平行光，而mems反射镜只与中心波长垂直，可以沿原光路返回，其他波长的返回光路会发生一定偏离，离中心波长越远的波长偏离越大，而光阑30会挡去偏离的光，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。通过仿真分析以及实验测试，确定本方案中相关参数，所用光纤模场直径范围确定为9-12微米，光栅40入射角应限制在44-50
°
，所用光栅40线对数在 1000左右，通过相关系统参数匹配以及调整光阑30位置、尺寸达到收窄输出信号带宽效果，将普通光束转换为高阶高斯光束，满足特定的应用需求。改进了可调谐光滤波器输出信号的3db带宽与20db带宽，缩小了二者比例，可以实现高阶高斯光的滤波。
52.实施例二
53.本实用新型实施例还提出一种高阶高斯光滤波器，本实施例的高阶高斯光滤波器与上述实施例一中的高阶高斯光滤波器相类似，区别在于光阑30的数量不同，和光阑30设置的位置不同。在本实施例中，所述光阑30设有两个分别为第一光阑30和第二光阑30，所述第一光阑30设于所述光栅40上，所述第二光阑 30设于所述光栅40与所述可转动反射镜50之间。具体地，本实施例的光阑30 数量为两个，两个光阑30其中一个设置在准直器20上，另一个设置在光栅40 上，两个光阑30分别对偏离的光束进行遮挡，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
54.实施例三
55.本实用新型实施例还提出一种高阶高斯光滤波器，本实施例的高阶高斯光滤波器与上述实施例一中的高阶高斯光滤波器相类似，区别在于光阑30的数量不同，和光阑30设置的位置不同。所述光阑30设有两个分别为第一光阑30和第二光阑30，所述第一光阑30设于所述光栅40上，所述第二光阑30设于所述光栅40与所述可转动反射镜50之间。具体地，本实施例的光阑30数量为两个，两个光阑30其中一个设置在光栅40上，另一个设置在光栅40与可转动反射镜 50之间，两个光阑30分别对偏离的光束进行遮挡，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
56.实施例四
57.本实用新型实施例还提出一种高阶高斯光滤波器，本实施例的高阶高斯光滤波器与上述实施例一中的高阶高斯光滤波器相类似，区别在于光阑30的数量不同，和光阑30设置的位置不同。所述光阑30设有两个分别为第一光阑30和第二光阑30，所述第一光阑30设
于所述准直器20上，所述第二光阑30设于所述光栅40与所述可转动反射镜50之间。具体地，本实施例的光阑30数量为两个，两个光阑30其中一个设置在准直器20上，另一个设置在光栅40与可转动反射镜50之间，两个光阑30分别对偏离的光束进行遮挡，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
58.实施例五
59.本实用新型实施例还提出一种高阶高斯光滤波器，本实施例的高阶高斯光滤波器与上述实施例一中的高阶高斯光滤波器相类似，区别在于光阑30的数量不同，和光阑30设置的位置不同。所述光阑30设有三个分别为第一光阑30和第二光阑30以及第三光阑30，所述第一光阑30设于所述准直器20上，所述第二光阑30设于所述光栅40上，所述第三光阑30设于所述光栅40与所述可转动反射镜50之间。具体地，本实施例的光阑30数量为三个，三个光阑30其中一个设置在准直器20上，另一个设置在光栅40上，再一个设置在光栅40与可转动反射镜50之间，两个光阑30分别对偏离的光束进行遮挡，从而达到收紧带宽的作用，实现高阶高斯光的滤波功能。
60.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。