[发明专利]一种带宽压缩的光滤波器

说明书

本发明公开一种带宽压缩的光滤波器，包括光输入单元(1‑1)、分光单元(1‑2)、反射单元(1‑3)，所述光输入单元(1‑1)设置有多个通道，分光单元(1‑2)位于光输入单元(1‑1)、反射单元(1‑3)之间，反射单元(1‑3)与光输入单元(1‑1)通道为光耦合设置；光输入单元(1‑1)的各通道呈中心对称分布进行级联，每一对对称的通道位于二维空间设置实现完成一次光的进和出，每一个出通道与顺序的下一个入通道相连直至最后一对通道；本发明装置由于采用了二维中心对称结构，每一个通道间的耦合误差被减小到很低的程度，多次级联后的插入损耗近似可认为是中心元件多次经过的积累，输入端的复用影响不大，而带宽指标则具有非常大的压缩。

技术领域

本发明提出一种带宽压缩的光滤波器，本发明属于光通信领域和光传感领域。

背景技术

随着光通信技术的发展，特别是DWDM技术的成熟和不断进步，窄信道，高速率的通信系统不断诞生。光学滤波器是光通信和光传感的基础器件，是实现复杂功能的基本技术。光学滤波器成为了这些技术或者系统中不可或缺的部分。精准的波长滤出能力，将帮助实现对系统运行状况的监控，以及准确完成多波长交换等复杂高难度功能。

而随着通信要求提升，信号速率增大，信道容量提升，信道宽度、密度都提出了更严苛的标准。因此需要滤波器实现更窄带宽，即更好的滤波能力的要求。窄带滤波器当带宽实现进一步压缩时，能呈现出更精准的波长选择能力、更精细的能量分布空间，更趋近于理论上的冲击函数，也就允许了在同样光谱范围内拥有更多的采样点，为更精准和广泛的应用提供了实现可能。

目前常见的带宽压缩技术基本都是基于级联原理。通常是多个滤波器外部连接，拼接成一个大的滤波单元。或者在滤波器中重复设置滤波单元即分光元件，实现分光的顺序拼接。

但是同一光束多次往返分光元件时，由于高斯光束对耦合条件的约束非常强，横向位移和角度的失配都会引起非常大的损耗。

根据高斯光束耦合效率的描述：

式中η为耦合效率，w1和w2为相互耦合的高斯光束束腰半径，z1和z2为轴向传输距离，λ为波长，θ为两束高斯光束形成的夹角，n为折射率。

当存在角度偏差时，光束耦合的损耗是成指数增长的。对于想采用同一光束多次往返的做法，很难做到将光束都进行完美耦合。故目前市面上看到的多为多个器件直接连接的级联方式，以避开多次往返的光束控制问题。

国内专利CN103257404A描述的就是一种通过利用输出端与输入端直接相连两次经过滤波元件的级联方案，该方案在压缩带宽的效果上由于仅能完成两次级联效果有限且不具备更高阶的扩展性，在可推广性上不具备简易的可移植性，因此仅能作为单一器件的有限带宽压缩方案。其在效果和适用性上具有很大的局限性。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明提出了一种宽压缩的光滤波器，能够强化其滤波能力，通过本发明的技术革新，可以实现在不改变滤波结构和光学元件的基础上实现对带宽这一核心指标的优化。

本发明采用如下技术方案实现：

一种带宽压缩的光滤波器，包括光输入输出单元、分光单元、反射单元，所述光输入输出单元包括由偶数根光纤形成的光纤簇，所有光纤呈中心对称分布，形成相互隔离的多个光通道，每一对沿中心对称的光纤相对于对称中心具有相同的相对位置和角度形成对称的光通道，每对所述对称的光通道中有一路光纤用于输入光信号，而另一路光纤用于输出光信号，并且一个对称的光通道中用于输出光信号的光纤与另一个对称的光通道中用于输入光信号的光纤相连以将所有对称的光通道级联起来，分光单元位于光输入单元、反射单元之间，反射单元与光输入单元通道为光耦合设置。

所述光纤簇粘接有G-LENS透镜。