[发明专利]基于一维膜腔结构的不等带宽光交错滤波器

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种具有平坦通带和阻带特性的不等带宽光交错滤波器，主要用在波分 复用通信系统中进行波长信号的选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡等。

背景技术：

光滤波器是用来进行波长选择的仪器，它可以从众多的波长中挑选出所需的波长， 而除此波长以外的光将会被拒绝通过。它可以应用于密集波分复用(DWDM)系统，用 于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用等。现阶段随着DWDM技 术的不断发展，信号间隔愈来愈小，这对光滤波器提出了更高的光谱分辨要求，需要采用更 窄频率间隔的滤波器件来分离信号，有效地提高通信容量。2000年在国际上正式被提出的光 交错复用器(optical interleaver)实质上是一种周期性的光学滤波器，具有将一路频率间 隔很窄的光信号分解成两路分别包含奇数和偶数的信道间隔倍增的光信号的功能(其输出谱 的通、阻带带宽相等，简称等带宽interleaver)。它是不增加现有复用/解复用器技术负担 而实现更加密集波分复用的一种有效解决方案。为了有效选择信号，实现低通道间串扰， interleaver必须具备平坦而高对比度的通带和阻带的光谱透过特性。近年来，随着光网络 的不断发展和网络需求的多样化，为了更好的拓宽现有网络容量提高带宽利用率、降低系统 升级的成本以及实现灵活的光分插复用等，具有通、阻带带宽不相等的不等带宽型 interleaver滤波器成为了研究者们的研究热点。

在先技术[1](参见中日微波会议论文集，杨小伟等，2008，595-598)描述的是一种基于 级联双折射晶体结构的不等带宽光交错滤波器。该滤波器采用三块厚度比为2∶3∶2的双折射 晶体，方位角分别为-63.0998°，-135.3269°和-207.4795°，实现了通、阻带带宽不相等的平 坦化光谱透射率谱输出。但由于该结构是采用各向异性的双折射晶体，因而该在先技术插入 损耗较大，成本偏高。

在先技术[2](参见光学学报，伍树东等，2008，31-35)描述的是一种不等带宽光交错复 用滤波器。其采用Gires-Tournois标准具和在该标准具内外分别放置一双折射晶体波片的结 构实现了两路不等带宽的透射谱输出。但该滤波器输出的透射谱尤其是窄口输出谱的矩形度 较差。此外，该滤波器由于采用了Gires-Tournois标准具，因而色散较大，常需进行色散补 偿处理，且该结构中也采用了各向异性的双折射晶体波片，因而该滤波器成本也不便宜。

在先技术[3](参见光子学报，韩鹏等，2009，38(2)，272-275)描述的是一种可产生多 个平顶透射峰的滤波器。其基于一维光子晶体超晶格理论及耦合腔理论，把传统单一材料的 耦合腔换成了有限周期的光子晶体结构，形成了一种超晶格结构，通过使插入的光子晶体的光 场有效耦合，从而实现了多通道的平坦滤波功能.该在先技术由于采用了超晶格结构，因而结 构复杂，不易实现。

在先技术[4](参见光学学报，陈海星等，2004，24(1)，62-64)描述的是一种实现平坦 滤波特性的滤波器。其采用级联F-P腔理论，通过在熔融石英的两个表面镀上几十层的交替的 1/4周期的Ta2O5和SiO2反射膜，得到固体间隔层的薄膜法布里珀罗腔单元，然后将4个该 同样结构的腔叠加在一起而构成。该在先技术蒸镀膜层数较多，因而成品率不高。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种基于一维膜腔结构的不等带宽光 交错滤波器，该滤波器具有结构简单、成本低，易于实现的特点，而且通带和阻带均具有平 坦的滤波特性。

为达到上述目的，本发明的具体构思是：该滤波器由三个各向同性材料的薄膜介质腔级 联，每个薄膜介质腔是由在玻璃介质的两个表面蒸镀的若干层介质反射薄膜组成。

根据上述的发明构思，本发明的具体技术解决方案如下：

基于一维膜腔结构的不等带宽光交错滤波器，包括输入光纤1、准直透镜2、11层光学 介质层3、聚焦透镜4和输出光纤5，其特征在于：上述11层光学介质层3沿光束前进的方 向依次排列如下：第1、11层为B种介质层、第2、10层为C种介质层、第3、9层为B种介 质层、第4、8层为A种介质层、第5、7层为D种介质层、第6层为C种介质层。

上述C种介质层为各向同性的光学玻璃，上述A、B、D种介质层为不同折射率的光学薄 膜。