[发明专利]一种1.5微米波段的反常色散滤光器及过滤信号的方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术领域，涉及一种利用原子在磁场中产生的反常色散现象进行滤光的原子滤光器及使用该滤光器过滤光通信波段1.5微米信号光的方法。

技术背景

1.5微米波段是光通信的重要波段之一。光信号容易受日光星光等杂散光的干扰，滤光器的作用就是屏蔽信号光频率以外的其他频率的干扰光，因此必不可少。利用原子色散效应的滤光器相比利用原子吸收效应的滤光器来说，具有响应速度快，透过率大的特点，相比传统的干涉滤光片以及双折射晶体滤光器来说具有更窄的带宽，更好的边带抑制比，更大的视场角度，更大的透过率，并且工作频率在一定范围内可调谐，在光通信领域有着很大的发展优势。对于1.5um波段来说，铷原子是一个很好的选择，其能级5P3/2-4D5/2，5P3/2-4D3/2之间的跃迁频率分别是1529.37nm，1529.26nm(真空波长)，可以用来为1529nm的光通信信号进行滤波。铷原子的这些跃迁属于激发态能级之间的跃迁，所以相应的反常色散滤光器应是激发态反常色散滤光器。

到目前为止，国际上所有的激发态原子滤光器(ESFADOF)系统中，泵浦激光都是必不可少的组成部分。它用于将原子从基态泵浦到激发态。具体拿铷原子1529nm的ESFADOF来说，需要用一束780nm的激光将原子从基态5S1/2泵浦到第一激发态5P3/2，然后才会对1529nm的信号光进行滤光。而且激光频率的稳定度对泵浦的效果影响也很大，所以通常一套稳频系统是不可缺少的。泵浦激光系统及其稳频系统都大大增加了滤光器系统的成本和体积。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于减少传统的铷原子1529nm ESFADOF结构和成本，提出一种新型的滤光器结构，采用无极放电铷原子灯，利用铷灯的射频功率将铷灯内的原子激发到5P3/2激发态，实现了省去传统系统结构中昂贵的780nm泵浦激光系统的目的。大大降低了滤光器的成本、体积和复杂度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种1.5微米波段的反常色散滤光器过滤信号的方法，其步骤为：

1)在滤光光路中依次放置一第一起偏器、一铷灯、一第二起偏器；其中，所述铷灯置于一静磁场内，且靠近所述第一、二起偏器的两端可透光；

2)通过一加热装置将所述铷灯加热到设定温度范围内，并进行温度控制；

3)为所述铷灯提供所需的射频功率，使铷灯对目标信号光偏振面进行偏转；

4)调整所述第一起偏器或第二起偏器的偏振方向，对输入的信号光进行过滤，得到该目标信号光。

进一步的，所述静磁场为一均匀静磁场；所述静磁场方向与铷灯的滤光方向平行或垂直。

进一步的，所述静磁场、铷灯位于一磁屏蔽盒内。

进一步的，通过一第一磁体和一第二磁体提供所述静磁场，其中所述第一磁体和第二磁体极性相对，平行或垂直于所述铷灯的滤光方向放置。

进一步的，通过一射频耦合线圈为所述铷灯提供所需射频功率；其中，所述铷灯位于所述射频耦合线圈内，所述加热装置以及所述射频耦合线圈位于所述屏蔽盒内。

进一步的，通过一加直流电的射频耦合线圈提供所述静磁场，其中所述铷灯放置于所述射频耦合线圈内；所述静磁场为一均匀静磁场，所述静磁场和所述铷灯位于一磁屏蔽盒内。

进一步的，通过在所述射频耦合线圈上加一交流电，提供所述射频功率；所述加热装置以及所述射频耦合线圈位于所述屏蔽盒内。

进一步的，根据射频功率激发所述铷灯产生的光的颜色，确定该目标信号光所需的射频功率。

进一步的，所述信号光以设定角度从所述第一起偏器入射面入射；其中，所述信号光与入射面的夹角小于45°。

进一步的，所述第二起偏器前设有一干涉滤光片，用于滤除环境光。

进一步的，根据所述铷灯中铷原子及其工作能态确定所述静磁场的磁场大小和方向，使所述铷灯的滤光效果达到最大。

一种1.5微米波段的反常色散滤光器，其特征在于包括滤光光路中依次放置的一第一起偏器、一铷灯、一第二起偏器；其中，所述铷灯置于一静磁场内，且靠近所述第一、二起偏器的两端可透光；所述铷灯外绕有一射频耦合线圈，并设有一加热装置。

进一步的，所述静磁场为一均匀静磁场；所述静磁场方向与铷灯的滤光方向平行或垂直。

进一步的，所述静磁场、铷灯、加热装置以及所述射频耦合线位于一磁屏蔽盒内。