[发明专利]一种窄带可调光学滤波器

说明书

本申请公开了一种窄带可调光学滤波器，解决滤波器带宽较宽、体积较大的问题。输入光经所述MEMS反射镜反射、依次透过所述扩束结构、所述衍射光栅，形成一次色散光；再依次经所述第一反射镜、第二反射镜反射、再次透过所述衍射光栅形成二次色散光；再经第三反射镜反射后第三次透过所述衍射光栅，形成三次色散光；再依次经所述第二反射镜、第一反射镜反射、第四次透过所述衍射光栅，形成四次色散光；再反向透过所述扩束结构，返回至所述MEMS反射镜。所述MEMS反射镜通过改变偏转角度实现波长选择。本申请实施例还包含准直透镜，用于对输入光准直。作为进一步优化的实施例，还包含扩束结构，位于所述MEMS反射镜和所述衍射光栅之间。

技术领域

本申请涉及光纤通信领域，尤其涉及一种使用MEMS反射镜和衍射光栅的光学滤波器。

背景技术

可调谐光学滤波器广泛应用于光纤通信ROADM系统与光纤传感领域中。主要的窄带可调谐滤波器实现方案有F-P滤波器型、MEMS-光栅型滤波器。其中F-P滤波器多采用镀膜手段获得，但是其镀膜难度大、成品率低；普通MEMS-光栅型滤波器实现更窄带宽压缩时将导致几乎所有光学元件通光孔径增大，导致光学元件像差容限与制造公差容限降低、成品率低，难以量产。

例如，一种基于MEMS技术的可调谐光滤波器(CN103293698A)，其光学系统包括环形器、输入准直器、MEMS反射镜、扩束透镜组、透射式光栅和反射镜。通过转动MEMS反射镜改变光束对光栅的入射角实现波长选择。缺点是：随设计带宽逐步缩减，光学元件孔径和光学长度都会成倍增大，透镜组扩束系统像差容差将减小，使元件成本与加工装配难度增加、无法适应批量生产。再例如一种基于MEMS的可调谐平顶窄带型光学滤波器(CN104090362A)，其光学系统包括双纤光纤准直器、扩束棱镜、透射式光栅、缩束棱镜和MEMS反射镜。采用单棱镜对输入光栅的光斑进行放大，经过光栅之后的棱镜起到光斑压缩。该系统虽然结构简单，但设计带宽仍主要由MEMS反射镜孔径决定，且单个棱镜放大倍率有限，较难实现超窄带宽滤波。

发明内容

本申请提出一种窄带可调光学滤波器，实现光学滤波器的超窄带宽压缩和光学尺寸缩减，解决滤波器带宽较宽、体积较大的问题。

本申请实施例提供一种窄带可调配光学滤波器，包括MEMS反射镜、衍射光栅、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜。所述MEMS反射镜，用于将输入光反射至所述衍射光栅。所述衍射光栅为透射式，用于形成色散。所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜用于光反射。

输入光经所述MEMS反射镜反射、依次透过所述扩束结构、所述衍射光栅，形成一次色散光；再依次经所述第一反射镜、第二反射镜反射、再次透过所述衍射光栅形成二次色散光；再经第三反射镜反射后第三次透过所述衍射光栅，形成三次色散光；再依次经所述第二反射镜、第一反射镜反射、第四次透过所述衍射光栅，形成四次色散光；再反向透过所述扩束结构，返回至所述MEMS反射镜。

所述MEMS反射镜，还用于将所述四次色散光反射为输出光、通过改变偏转角度实现波长选择。

作为所述窄带可调光学滤波器的实施例，还包含准直透镜；所述准直透镜位于所述MEMS反射镜和光纤输入输出端之间，用于对输入光准直；所述光纤输入输出端位于所述准直透镜前焦面上。

作为所述窄带可调光学滤波器的实施例，还包含扩束结构；所述扩束结构包含一个或多个棱镜，位于所述MEMS反射镜和所述衍射光栅之间，用于对来自所述MEMS反射镜的光扩束。所述四次色散光反向经过所述扩束结构，返回至所述MEMS反射镜。

优选地，所述准直透镜为以下一种：单球面透镜、胶合透镜或非球面透镜。

优选地，所述扩束结构为单棱镜、双棱镜或多棱镜。

优选地，所述扩束结构与由一个或多个单棱镜组成，所述单棱镜顶角为29.4°，玻璃材料为SF11。