CN203732814U - 一种具有低色散的光学梳状滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的光学梳状滤波器，包括有沿光路输入方向依次设置的输入器、第一λ/2相位延迟片、第一偏振分光器；沿反射光路依次设置第一λ/4相位延迟片、第一反射片；沿透射光路依次设置第二λ/4相位延迟片、第一GT腔；沿光路输出方向依次设置第二λ/2相位延迟片、第二偏振分光器；沿第二偏振分光器的反射光路依次设置第三λ/4相位延迟片、第二GT腔；沿第二偏振分光器的透射光路依次设置第四λ/4相位延迟片；第二反射片；沿第二偏振分光器的输出光路依次设置第三λ/2相位延迟片、第四λ/2相位延迟片、奇偶信道偏振分光器、输出器；上述的光学梳状滤波器能够实现两次滤波；且能够补偿两次滤波产生的色散。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通讯器件技术领域，特别涉及一种具有低色散的光学梳状滤波器。
背景技术
目前，根据国际通信联盟（ITU）的规定，信道的间隔都在100Hz或200Hz，若想要对原系统进行低价扩容，人们首选光学梳状滤波器，因为它可以再不改变原有设备和系统的基础上，通过改变信道间隔的方法来进行。光学梳状滤波器的功能是将一列等间隔的光波信号通过扩大信道间隔而交替分为奇数和偶数信道两列信号，信道间隔变为原来的两倍，即解复用；或将两列信号通过缩小信道间隔而复用为一列。由于光学梳状滤波器可以再不更换原有设备的基础上进行扩容，节省了开支。因此，光学梳状滤波器对现有光通信波分复用系统的升级，有着十分重要的作用。目前制作梳状滤波器的技术主要有：1.基于双折射晶体偏振光干涉行；2.基于玻璃片偏振光干涉型；3.基于迈克尔逊-GT腔干涉仪型（Michelson-Gires-TournoisInterferometer，简称MGTI型）；4.基于双折射GT腔偏振光干涉型（BirefringentGires-TournoisInterfermeter，简称BGTI型）。
其中，基于双折射GT腔偏振光干涉型的梳状滤波器，其色散在通带内几乎为零，因而被广泛应用于40G系统。但此种结构，包括双折射晶体，成本较高，而且需要使用两种以上的晶体来实现温度补偿，工艺更为复杂。
实用新型内容
本实用新型提供一种节约成本、体积小型化的偏振光干涉型的梳状滤波器。
为了实现所述目的，本实用新型提供一种具有低色散的光学梳状滤波器，包括有沿光路输入方向依次设置的输入器（1-1）、第一λ/2相位延迟片（2-1）、第一偏振分光器(4-1)；沿第一偏振分光器(4-1)的反射光路上依次设置第一λ/4相位延迟片(3-1)、第一反射片(5-1)；沿第一偏振分光器(4-1)的透射光路上依次设置第二λ/4相位延迟片(3-2)、第一GT腔(6-1)；沿第一偏振分光器(4-1)的光路输出方向依次设置第二λ/2相位延迟片(2-2)、第二偏振分光器(4-2);沿第二偏振分光器(4-2)的反射光路依次设置第三λ/4相位延迟片(3-3)、第二GT腔(6-2)；沿第二偏振分光器(4-2)的透射光路依次设置第四λ/4相位延迟片(3-4)；第二反射片(5-2)；沿第二偏振分光器(4-2)的输出光路依次设置第三λ/2相位延迟片(2-3)、第四λ/2相位延迟片(2-4)、奇偶信道偏振分光器(1-3)、输出器(1-2)。
其中，优选实施方式为：输入器（1-1）包括有第一光纤准直器（8-1）、第一偏振分束器（7-1）、第一折光棱镜（9-1）依次设置。其中，优选实施方式为：输出器（1-2）包括有第二偏振分束器（7-2）、第二折光棱镜（9-2）、第二光纤准直器（8-2）、第三光纤准直器（8-3）。
其中，优选实施方式为：第一偏振分光器（4-1）、第二偏振分光器（4-2）由PBS棱镜构成，且PBS棱镜的对角面上镀有PBS膜。
其中，优选实施方式为：第一λ/4相位延迟片（3-1）、第二λ/4相位延迟片（3-2）、第三λ/4相位延迟片（3-3）、第四λ/4相位延迟片（3-4）均采用石英波片，且其光轴方向均设置为45°。
其中，优选实施方式为：第一λ/2相位延迟片（2-1）、第二λ/2相位延迟片（2-2）、第三λ/2相位延迟片（2-3）及第四λ/2相位延迟片（2-4）均采用石英波片，且其中第一λ/2相位延迟片（2-1）的光轴方向设置为22.5°，第四λ/2相位延迟片（2-4）的光轴方向设置为45°。
其中，优选实施方式为：第一GT腔（6-1）的FSR设置为100GHz，并且第二GT腔（6-2）的FSR设置为第一GT腔（6-1）的FSR的二分之一。
实施本实用新型的具有低色散的光学梳状滤波器，具有以下有益效果：1.基于双折射GT腔偏振光干涉型的梳状滤波器，能够实现两次滤波；2.利用光路产生相反的色散来补偿两次滤波产生的色散，从而做到带宽内色散小于20ps/nm；3.降低生产成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型的结构进一步说明。
图1为本实用新型的低色散的光学梳状滤波器的整体结构示意图。
图2a为输入器1-1的结构。
图2b为输出器1-2的结构。
图3为本实用新型的低色散的光学梳状滤波器的光路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具有低色散的光学梳状滤波器的工作原理做进一步说明。
如图1所示，具有低色散的光学梳状滤波器，包括有：沿光路输入方向依次设置的输入器1-1、第一λ/2相位延迟片2-1、第一偏振分光器4-1；沿第一偏振分光器4-1的反射光路上依次设置第一λ/4相位延迟片3-1、第一反射片5-1；沿第一偏振分光器4-1的透射光路上依次设置第二λ/4相位延迟片3-2、第一GT腔6-1；沿第一偏振分光器4-1的光路输出方向依次设置第二λ/2相位延迟片2-2、第二偏振分光器4-2。沿第二偏振分光器4-2的反射光路依次设置第三λ/4相位延迟片3-3、第二GT腔6-2；沿第二偏振分光器4-2的透射光路依次设置第四λ/4相位延迟片3-4；第二反射片5-2；沿第二偏振分光器4-2的输出光路依次设置第三λ/2相位延迟片2-3、第四λ/2相位延迟片2-4、奇偶信道偏振分光器1-3、输出器1-2。
上述的光学元器件可设置在一块底板上，底板可以是金属材料，也可以是玻璃材料；也可通过光胶连接，使结构更紧凑。
图2a是输入器1-1的结构，所述输入器1-1包括有第一光纤准直器8-1、第一偏振分束器7-1、第一折光棱镜9-1依次设置。图2b是输出器1-2的结构，所述输出器1-2包括有第二光纤准直器8-2、第二偏振分束器7-2、第二折光棱镜9-2、第三光纤准直器8-3。
请同时参考图3，图3为本实用新型的低色散的光学梳状滤波器的光路结构示意图。输入器1-1的光学结构将光束分解成光纤11a和12a两束偏振光，且偏振光11a和12a的偏振方向互相垂直。在光线11a进入输出器1-2前变成两束光11b和12b，其中光束11b和12b的偏振方向互相垂直，光束11b和12b经由输出器1-2的第二偏振分束器7-2、第二折光棱镜9-2后，由第二光纤准直器8-2输出；在光线12a进入输出器1-2前变成两束光11c和12c，其中光束11c和12c的偏振方向互相垂直，光束11c和12c经由输出器1-2的第二偏振分束器7-2、第二折光棱镜9-2后，由第三光纤准直器8-3输出。
本实用新型所述的第一偏振分光器4-1和第二偏振分光器4-2均由PBS棱镜构成，所述PBS棱镜可以是正方体。所述的PBS棱镜的对角面上镀有PBS膜。如图1所示，第一偏振分光器4-1的对角面镀有PBS膜，该对角面垂直于纸面，和纸面的交线就是图中第一偏振分光器4-1的斜线；第二偏振分光器4-2与第一偏振分光器4-1相同，在此不再赘述。
所述的第一λ/4相位延迟片3-1、第二λ/4相位延迟片3-2、第三λ/4相位延迟片3-3、第四λ/4相位延迟片3-4均采用石英波片，且其光轴方向设置为45°。同样的，第一λ/2相位延迟片2-1、第二λ/2相位延迟片2-2、第三λ/2相位延迟片2-3及第四λ/2相位延迟片2-4均采用石英波片，且其中第一λ/2相位延迟片2-1的光轴方向设置为22.5°，第四λ/2相位延迟片2-4的光轴方向设置为45°。
对于50G/100GHz的光学梳状滤波器，第一GT腔6-1的FSR设置为100GHz，并且第二GT腔6-2的FSR设置为第一GT腔6-1的FSR的二分之一。
在本实用新型中，输入器1-1和输出器1-2用于光束的发射和接收；第一λ/4相位延迟片3-1、第二λ/4相位延迟片3-2、第三λ/4相位延迟片3-3、第四λ/4相位延迟片3-4、第一λ/2相位延迟片2-1、第二λ/2相位延迟片2-2、第三λ/2相位延迟片2-3及第四λ/2相位延迟片2-4都是用于产生相位延迟以达到改变光束偏振态的效果；第一偏振分光器4-1和第二偏振分光器4-2用于该变偏振光的传播路径，不同偏振态的光束或者发生反射或者发生透射；第一GT腔6-1和第二GT腔6-2分别用于产生附加色散和干涉滤波的作用。
任一偏振光可分解为互相垂直的两个同位相的线偏振光，垂直于入射面（主平面）和平行于入射面（主平面）两个方向，垂直于入射面（主平面）为s波（用圆圈内有×的符号表示），平行于入射面（主平面）为p波（用圆圈内有-的符号表示）。图1所示的光路具体描述如下，光线经过输入器1-1输出，输出光被分解成两束偏振方向互相垂直的线偏振光，即光线11a和12a，其中光线11a为s波，光线12a为p波，进入第一λ/2相位延迟片2-1后，其中，光线11a被分解为s波和p波，进入第一偏振分光器4-1，其中s波经由第一偏振分光器4-1反射进入第一λ/4相位延迟片3-1，再进入第一反射片5-1，经第一反射片5-1反射回来后再经过第一λ/4相位延迟片3-1变成p波，然后再入射到第一偏振分光器4-1；同时p波经由第一偏振分光器4-1透射到第二λ/4相位延迟片3-2，再进入第一GT腔6-1，经第一GT腔6-1反射回来后再经过第二λ/4相位延迟片3-2变成s波，然后再入射到第一偏振分光器4-1。同样，对光线12a来说，经过第一λ/2相位延迟片2-1后同样被分解为s波和p波，与光线11a的光程相同，再次不再赘述。此时，经由第一偏振分光器4-1的光束既有s波又有p波，光束再经由第二λ/2相位延迟片2-2，进入第二偏振分光器4-2。光束进入第二偏振分光器4-2，其中s波经由第二偏振分光器4-2反射进入第三λ/4相位延迟片3-3，再进入第二GT腔6-2，经第二GT腔6-2反射回来后再经过第三λ/4相位延迟片3-3变成p波，然后再入射到第二偏振分光器4-2；同时p波经由第二偏振分光器4-2透射到第四λ/4相位延迟片3-4，再进入第二反射片5-2，经第二反射片5-2反射回来后再经过第四λ/4相位延迟片3-4变成s波，然后再入射到第二偏振分光器4-2。此时，经由第二偏振分光器4-2的光束既有s波又有p波，光束再由第三λ/2相位延迟片2-3后，进入第四λ/2相位延迟片2-4后，再进入奇偶信道偏振分光器1-3；经由奇偶信道偏振分光器1-3后，再经由第三λ/2相位延迟片2-3，此时光束中既包含s波又包含p波，再经由第二偏振分光器4-2、第二λ/2相位延迟片2-2、第一偏振分光器4-1后由输出器1-2输出。
实施本实用新型的具有低色散的光学梳状滤波器，具有以下有益效果：1.基于双折射GT腔偏振光干涉型的梳状滤波器，能够实现两次滤波；2.利用光路产生相反的色散来补偿两次滤波产生的色散，从而做到带宽内色散小于20ps/nm；3.降低生产成本。
以上所述者,仅为本实用新型最佳实施例而已,并非用于限制本实用新型的范围,凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰,皆为本实用新型所涵盖。
Claims (9)
1.一种具有低色散的光学梳状滤波器，其特征在于，沿光路输入方向依次设置的输入器（1-1）、第一λ/2相位延迟片（2-1）、第一偏振分光器(4-1)；沿第一偏振分光器(4-1)的反射光路上依次设置第一λ/4相位延迟片(3-1)、第一反射片(5-1)；沿第一偏振分光器(4-1)的透射光路上依次设置第二λ/4相位延迟片(3-2)、第一GT腔(6-1)；沿第一偏振分光器(4-1)的光路输出方向依次设置第二λ/2相位延迟片(2-2)、第二偏振分光器(4-2);沿第二偏振分光器(4-2)的反射光路依次设置第三λ/4相位延迟片(3-3)、第二GT腔(6-2)；沿第二偏振分光器(4-2)的透射光路依次设置第四λ/4相位延迟片(3-4)；第二反射片(5-2)；沿第二偏振分光器(4-2)的输出光路依次设置第三λ/2相位延迟片(2-3)、第四λ/2相位延迟片(2-4)、奇偶信道偏振分光器(1-3)、输出器(1-2)。
2.一种如权利要求1所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：所述输入器（1-1）包括有第一光纤准直器（8-1）、第一偏振分束器（7-1）、第一折光棱镜（9-1）依次设置。
3.一种如权利要求1所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：所述输出器（1-2）包括有第二偏振分束器（7-2）、第二折光棱镜（9-2）、第二光纤准直器（8-2）、第三光纤准直器（8-3）。
4.一种如权利要求1所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：所述的第一偏振分光器（4-1）由PBS棱镜构成。
5.一种如权利要求1所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：所述的第二偏振分光器（4-2）由PBS棱镜构成。
6.一种如权利要求4或5所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：所述的PBS棱镜的对角面上镀有PBS膜。
7.一种如权利要求1所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：所述的第一λ/4相位延迟片（3-1）、第二λ/4相位延迟片（3-2）、第三λ/4相位延迟片（3-3）、第四λ/4相位延迟片（3-4）均采用石英波片，且其光轴方向均设置为45°。
8.一种如权利要求1所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：第一λ/2相位延迟片（2-1）、第二λ/2相位延迟片（2-2）、第三λ/2相位延迟片（2-3）及第四λ/2相位延迟片（2-4）均采用石英波片，且其中第一λ/2相位延迟片（2-1）的光轴方向设置为22.5°，第四λ/2相位延迟片（2-4）的光轴方向设置为45°。
9.一种如权利要求1所述的低色散的光学梳状滤波器，其特征在于：第一GT腔（6-1）的FSR设置为100GHz，并且第二GT腔（6-2）的FSR设置为第一GT腔（6-1）的FSR的二分之一。
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