一种滤光片型可调谐光滤波器及滤波方法与流程

本发明涉及光通信，特别是涉及一种滤光片型可调谐光滤波器及滤波方法。

背景技术：

1、可调谐光滤波器是现代智能光网络中的重要器件,它的研究和发展对灵活选择和动态监测光通道具有十分重要的意义。目前用于实现可调谐光滤波器的技术较多，主要有多腔薄膜滤波器(thin-film filter，简写为tff)型、法布里-珀罗(fabry-perot，简写为fp)腔型、声光可调型和微环谐振腔型。在上述所有技术中，基于多腔tff技术来实现的可调谐滤波器具有输出光谱可定制，相邻通道隔离度高和环境稳定性高的优点，已经得到了广泛的应用。

2、在现有技术中一般是通过设计相应的光传播路线，然后通过电机带动滤光片转动实现对入射光进行调谐，其调谐速度较慢，调谐波长范围较小，同时，电机会加大整体可调谐滤波器的尺寸。

3、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是如何提高可调谐滤波器的调谐速度和调谐波长范围，并减小滤波器的尺寸。

2、第一方面，提供了一种滤光片型可调谐光滤波器，包括：依次设置的光发射及接收组件1、第一反射组件2、第一滤光片3和第二反射组件4；

3、所述光发射及接收组件1用于输出第一光信号，并将所述第一光信号发射至所述第一反射组件2；所述第一反射组件2用于将所述第一光信号反射至所述第一滤光片3；

4、所述第一滤光片3用于根据所述第一光信号的入射角度透射出所述第一光信号中特定波长的光信号至所述第二反射组件4，以得到第一滤波光信号；通过控制所述第一反射组件2的反射镜转角，以调整所述第一光信号的入射角度；

5、所述第二反射组件4用于接收所述第一滤波光信号，通过控制所述第二反射组件4的反射镜转角，以使所述第一滤波光信号沿原光路反射回所述光发射及接收组件1。

6、优选的，所述光发射及接收组件1包括沿光路依次耦合设置的光纤阵列10、第一透镜11、第一起偏分束器12、第一半波片13、第一旋光单元14、第二起偏分束器15、第二旋光单元16以及第二半波片17；

7、所述光纤阵列10用于接收并输出发散光，所述第一透镜11用于将所述发散光转换为平行光，所述第一起偏分束器12用于将所述平行光分为上下两束电场矢量振动方向互相垂直的偏振光；

8、所述第一半波片13用于将两束偏振光的电场矢量振动方向均变为与竖直方向成45度，所述第一旋光单元14用于将两束偏振光的电场矢量振动方向逆时针旋转45度，变成竖直方向振动；

9、竖直方向振动的偏振光通过所述第二起偏分束器15后，所述第二旋光单元16用于将两束偏振光的电场矢量振动方向逆时针旋转45度，再经所述第二半波片17，变成竖直方向振动的所述第一光信号。

10、优选的，所述第一半波片13包含两个上下紧密排列的半波片，两个半波片的光轴均与竖直方向成第一预设角度，且两个半波片的光轴互相成第二预设角度，用于将输入偏振光的偏振态旋转45度。

11、优选的，所述可调谐光滤波器还包括放大组件5，所述放大组件5耦合在所述第一反射组件2和所述第一滤光片3之间；所述放大组件5包括依次耦合设置的第二透镜50和第三透镜51；

12、所述第二透镜50和所述第三透镜51之间的间距为两个透镜的焦距之和。

13、优选的，所述第二反射组件4设置于所述第三透镜51的焦平面上，以使从第一滤光片3出射的所述第一滤波光信号均汇聚于所述第二反射组件4上的一点。

14、优选的，所述可调谐光滤波器还包括第二滤光片6和第三反射组件7；

15、所述第一光信号经过所述第一滤光片3后分别得到所述第一滤波光信号以及反射光信号；

16、所述第二滤光片6用于根据所述反射光信号的入射角度透射出所述反射光信号中特定波长的光信号至所述第三反射组件7，以得到第二滤波光信号；通过控制所述第一反射组件2的反射镜转角，以调整所述第一光信号的入射角度；

17、所述第三反射组件7用于接收所述第二滤波光信号，通过控制所述第三反射组件7的反射镜转角，以使所述第二滤波光信号沿原光路反射回所述光发射及接收组件1。

18、优选的，所述光发射及接收组件1还包括tff器件8，所述光纤阵列10包括出射光纤和接收光纤；所述出射光纤用于输出所述发散光，所述接收光纤用于接收所述第一滤波光信号以及第二滤波光信号；

19、所述第一滤波光信号以及所述第二滤波光信号输入至所述tff器件8的输入端，所述第一滤波光信号由所述tff器件8的输出端输出，所述第二滤波光信号由所述tff器件8的反射端输出。

20、优选的，所述可调谐光滤波器还包括放大组件5，所述放大组件5包括第三透镜51；

21、所述第三反射组件7设置于所述第三透镜51的镜像焦平面上，以使从第二滤光片6出射的平行光均汇聚于所述第三反射组件7上的一点，通过调整所述第三反射组件7的反射镜转角，以使入射的光信号沿原路反射回光路。

22、优选的，所述第一反射组件2和第二反射组件4均包括反射镜和微机电单元；

23、所述微机电单元用于根据相应的指令控制所述反射镜发生转动。

24、第二方面，提供了一种滤波方法，包括：

25、所述光发射及接收组件1输出第一光信号，并将所述第一光信号发射至所述第一反射组件2，所述第一反射组件2将所述第一光信号反射至所述第一滤光片3；

26、所述第一滤光片3根据所述第一光信号的入射角度透射出所述第一光信号中特定波长的光信号至所述第二反射组件4，以得到第一滤波光信号，通过控制所述第一反射组件2的反射镜转角，以调整所述第一光信号的入射角度；

27、所述第二反射组件4接收所述第一滤波光信号，通过控制所述第二反射组件4的反射镜转角，以使所述第一滤波光信号沿原光路反射回所述光发射及接收组件1。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

29、本发明通过反射组件调整光信号入射至滤光片的入射角度，以实现可调谐光滤波器功能，改变了以往电机或机械方式驱动滤光片的方式，采用第一反射组件和第二反射组件调整入射至滤波片的入射角度，以改变透射的光信号的波长，实现可调谐滤波。该滤光片型可调谐光滤波器具有扫描寿命长，调谐速度快，器件体积小等优点。进一步地，通过调节所述第二反射组件的反射镜的转角使得入射光线及反射光线重合，最大程度消除了滤光片镀膜均匀性的影响，降低了器件的偏振相关损耗(polarization depend loss，简写为pdl)及滤光片的尺寸要求,光路设计简单高效。

30、同时还可通过改变滤光片的膜系设计，灵活调整滤波带宽的设计，既可实现平顶滤波，也可实现超窄带滤波。

技术特征：

1.一种滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，包括：依次设置的光发射及接收组件(1)、第一反射组件(2)、第一滤光片(3)和第二反射组件(4)；

2.根据权利要求1所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述光发射及接收组件(1)包括沿光路依次耦合设置的光纤阵列(10)、第一透镜(11)、第一起偏分束器(12)、第一半波片(13)、第一旋光单元(14)、第二起偏分束器(15)、第二旋光单元(16)以及第二半波片(17)；

3.根据权利要求2所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述第一半波片(13)包含两个上下紧密排列的半波片，两个半波片的光轴均与竖直方向成第一预设角度，且两个半波片的光轴互相成第二预设角度，用于将输入偏振光的偏振态旋转45度。

4.根据权利要求1所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述可调谐光滤波器还包括放大组件(5)，所述放大组件(5)耦合在所述第一反射组件(2)和所述第一滤光片(3)之间；所述放大组件(5)包括依次耦合设置的第二透镜(50)和第三透镜(51)；

5.根据权利要求4所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述第二反射组件(4)设置于所述第三透镜(51)的焦平面上，以使从第一滤光片(3)出射的所述第一滤波光信号均汇聚于所述第二反射组件(4)上的一点。

6.根据权利要求1所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述可调谐光滤波器还包括第二滤光片(6)和第三反射组件(7)；

7.根据权利要求6所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述光发射及接收组件(1)还包括tff器件(8)；

8.根据权利要求6所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述可调谐光滤波器还包括放大组件(5)，所述放大组件(5)包括第三透镜(51)；

9.根据权利要求1所述的滤光片型可调谐光滤波器，其特征在于，所述第一反射组件(2)和第二反射组件(4)均包括反射镜和微机电单元；

10.一种滤波方法，其特征在于，所述滤波方法适用于如权利要求1-9任一项所述的滤光片型可调谐光滤波器中，包括：

技术总结本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种滤光片型可调谐光滤波器及滤波方法，本发明改变了以往电机或机械方式驱动滤光片的方式，采用带有微机电单元和反射镜的第一反射组件和第二反射组件调整入射至滤波片的入射角度，以改变透射的光信号的波长，实现可调谐滤波。该滤光片型可调谐光滤波器具有扫描寿命长，调谐速度快，器件体积小等优点。同时还可通过改变滤光片的膜系设计，灵活调整滤波带宽，既可实现平顶滤波，也可实现超窄带滤波。同时，通过调节所述第二反射组件的反射镜的转角使得入射光线及反射光线重合，最大程度消除了滤光片镀膜均匀性的影响，降低了器件的PDL及滤光片的尺寸要求,光路设计简单。技术研发人员：曾云,李恒超,谢兰枧,杨俊锋受保护的技术使用者：武汉光迅科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29