[发明专利]带有谐波元件的滤光器

说明书

发明领域

本发明一般涉及光通信领域，尤其涉及利用光学干涉现象用于有差别地衰减所选择的光波长以提供如增益平坦化的滤光和色散补偿，以及用于其它波长管理目的的装置和方法。

背景技术

干涉滤光器依靠相长干涉和相消干涉，提供并成形滤光器响应。重叠相同射束的不同相位移动部分以产生干涉。射束分割一般重叠只在时间上分离的部分(也就是相位延迟)。然而，还可以将射束空间分割成遭受不同相位延迟的横断部分，它们必须被重新组合，以产生所需的重叠。

具有时间分离射束部分的干涉滤光器的实例包括介质滤光器、法布里-珀罗标准具、布拉格光栅、长周期光栅、和微光学装置。这些滤光器中的大部分，尤其是法布里-珀罗标准具和长周期光栅具有有限的响应分布，并必须被串联以产生更复杂的响应分布。例如，传统的曲线拟合技术可以组合简单的响应分布，如高斯分布，以逼近期望的响应分布，然而，多个滤光器部件很难装配并会遭受制造和装配误差。

共同转让的Bhagavatula发明的美国专利号5,841,583题为“Muliti-pathInterference Filter”的申请中揭示了带有空间分离射束部分的干涉滤光器的实例。多路滤光器可以支持复杂的响应分布，但是将滤光器性能和期望的响应分布拟合就相当困难。

发明内容

本发明针对光学干涉滤光器和滤光的方法。它提出了光学干涉滤光器的简化设计，用于逼近宽范围的光谱响应。滤光器包括一系列谐波相关元件，可以组合这些元件以产生更复杂的周期光谱响应。谐波相关元件对应于由相位角和光功率区分的射束分割。

很多期望光谱响应函数可以由一系列谐波函数(如傅里叶级数)逼近，这种表示可以直接关联到干涉滤光器的物理设计。根据本发明的实施例，滤光器将光束分割成横穿不同光程，且之后相互干涉的射束部分。射束的光能根据一系列谐波函数的相对大小分配在射束部分之间，不同的光程等于谐波函数的周期。

在本发明的较佳方面，滤光器具有包括一系列单独波导的阵列格式，但是时间或空间分割射束的其它格式也可直接与这种谐波级数相关。例如，期望响应函数的傅里叶级数分析可直接转换成达到傅里叶级数逼近所需的滤光器阵列的物理特征。傅里叶级数的系数直接转换成波导间光功率的分割，这可以通过调节射束场中波导的位置或相对大小实现。表示基频整数倍数的傅里叶级数相位角项直接转换成波导光程的相对差，这可以通过调节实际长度或波导的传播常数而实现。

在另一实施例中，干涉滤光系统通过射束分割和分配以及之后的可选干涉提供期望的光谱响应。

又一实施例描述了用于改变多波长光束光谱特征的相控阵干涉滤光器，它包括具有多个不同光程光波导的波导阵列、将波导阵列连接到输入和输出波导的至少一个光耦合器，其中确定阵列中波导的大小和彼此间的相对位置，以传送射束中总光功率的不等部分，此外阵列中波导的光程彼此间相差给定光程差的倍数。

本发明的另一实施例描述了设计干涉滤光器以逼近期望光谱响应的方法。该实施例的一方面包括用一系列谐波函数表示期望的光谱响应，将谐波函数的大小转换成通过滤光器的光路间的功率分配，并将谐波函数的周期转换成光路之间的光程差。

附图说明

图1是将傅里叶级数逼近和期望光谱响应比较的曲线图；

图2是表示傅里叶级数逼近中谐波含量的曲线图；

图3是根据本发明实施例的平面阵列滤光器的示意图，它具有可以直接与逼近期望光谱响应的傅里叶级数中各项相关的物理特征；以及

图4是根据本发明另一实施例的同轴滤光器的示意图，它类似地与傅里叶级数逼近相关。

较佳实施例的详细描述