[发明专利]无色散光学滤波器

说明书

本发明涉及光学滤波器，尤其涉及作为交织器(interleaver)用的无色散光学滤波器。

在密波分多路复用(DWDM)光学远程通信系统中，提供宽度极窄的光学滤波器是有利的，它将单独的传输通道分离，而不会使被传输的信息失真。相应地，该光学滤波器必须具有平顶的强度响应，并在通频带中不色散。这两种条件将保证滤波器不会使信号在强度和相位方面失真。

第一种条件，即平顶加强度响应是公知的，并已通过各种技术获得，如薄膜滤波器，光纤布拉格光栅，耦合共振腔和网格滤波器(lattice filter)。但是对于光学滤波器来说，第二种条件，即不色散(或相当于在通频带中具有线性相位响应)更难获得，尤其是与平顶需求结合时。共振交织器具有内在的高色散性，非常难以获得任何哪怕仅是局部的色散补偿。

本发明的目的是公开除引入材料色散之外，不考虑光学滤波器强度分布，实现基本上不色散的光学滤波器的切实可行的方法。该申请可预计任何类型的光学滤波器，包括平顶滤波器和交织器。

因此，本发明涉及一种由传递函数H_T(f)限定的级联光学滤波器，包括：

由传递函数H₁(f)限定的第一光学滤波装置；和

与第一光学滤波装置光学耦合的由传递函数H₂(f)限定的第二光学滤波装置；

其中第二光学滤波装置的传递函数H₂(f)为第一光学滤波装置的传递函数的复数共轭H₁*(f)；

从而H_T(f)＝H₁(f)xH₂(f)＝H₁(f)xH₁*(f)

以下将参考显示本发明优选实施例的附图，详细描述本发明，

其中：

图1是依据本发明的级联交织器用光学滤波器的示意顶视图；

图2是图l滤波器的侧视图；

图3和4分别表示利用图1和2的滤波器，在第一和第二通路中两个双折射波片和光信号的相对方向；

图5和6分别表示利用依据本发明另一实例的滤波器，在第一和第二通路中两个双折射波片和光信号的相对方向；

图7是依据本发明另一实例的级联交织器用光学滤波器的示意顶视图，其中光信号双重通过单个双折射叠块；

图8是图7滤波器的示意侧视图；

图9是依据本发明另一实例的级联交织器用光学滤波器的示意顶视图，其中光信号以不同波片方向通过两个不同的双折射叠块；

图10是图9滤波器的示意侧视图；

图11是依据本发明另一实例的级联交织器用光学滤波器的示意顶视图，其中光信号通过单个双折射叠块被反射回去；

图12是依据图11的级联交织器用光学滤波器的示意侧视图；

图13是依据本发明另一实例的无色数网格型级联光学滤波器的示意图；

图14是图13无色散网格型级联光学滤波器另一实例的示意图；

图15是图13元色散网格型级联光学滤波器的另一实例的示意图。

为了实现无色散光学滤波器，将分别具有频率传递函数H₁(f)和H₂(f)的两个光学滤波器级联，并且满足第二滤波器的传递函数为第一光学滤波器的复数共轭，即为H₁*(f)。可替代的是，为了在选择第二滤波器时有更大自由度，用第三无色散光学滤波器的传递函数G(f)乘以第一滤波器的复数共轭H₁*(f)得到第二滤波器的传递函数。这就保证了具有传递函数H_T(f)＝H₁(f)xH₂(f)＝H₁(f)xH₁*(f)xG(f)的级联滤波器无色散。

在上述条件下容易获得的一种特定类型的光学滤波器被称作有限脉冲响应(FIR)光学滤波器，还被称作波导实施方案的网格滤波器，或叠块双折射波片实施方案的Solc滤波器。

对于这种特定类型的线性相位滤波器，该滤波器的频率传递函数可常被描述为：

H₁(f)＝(α₀+α₁.e^iβ.f+α₂.e^2iβ.f+α₃.e^3iβ.f+...+α_n.e^niβ.f)