[发明专利]一种固定频率间隔和单模输出的可调谐光学滤波器

说明书

技术领域

本发明属于光电领域，尤其是一种固定频率间隔和单模输出的可调谐光学滤波器。

背景技术

传统的光学法布里-珀罗标准具是一种利用多光束干涉原理制作的滤波器件，主要有两种：一种是空气间隔的，另一种是光学玻璃间隔的。通过两个通光面上多层介质膜的高反射率所形成法布里-珀罗腔的多光束干涉效应，可以实现在宽频谱范围内的多波长窄带滤波输出，具有性能稳定、通光孔径大、光功率破坏阈值高、结构简单和成本低等特性，因此，被广泛应用于各类激光器、光学测量仪器和光纤通讯器件中。利用传统的光学法布里-珀罗标准具也可以实现透射光频率的调谐。对于空气间隔的法布里-珀罗标准具，可通过改变光的入射角度进行调谐，但这种方法的调谐范围很小，或用机械方法（如步进马达）改变法布里-珀罗标准具的腔长来实现，这种方法可以实现大的调谐范围，但调谐精度低，而且对机械部件的精度要求高，稳定性不好。随着PZT压电陶瓷（锆钛酸铅）技术的发展，可以实现高精度的位移。采用这种技术来改变法布里-珀罗标准具的腔长，可以提高调谐精度和速度，但是不易做到小型化，且驱动源也较复杂。虽然通过改变标准具的温度也可以实现较大范围的调谐，但是，这种方法的缺点是速度慢。

单一法布里-珀罗标准具或单一法布里-珀罗滤波器的输出是一种间隔周期为其自由光谱范围的多频率或多模输出，例如，自由光谱范围为100GHz，则在1000GHz范围内，就可以有间隔为100GHz的10个窄带多模输出。只有当频率范围小于自由光谱范围时，才能实现单一频率输出。如果要增大自由光谱范围，就要减小法布里-珀罗标准具的厚度，例如，对1500纳米的光波，若采用普通的融石英玻璃，100GHz和1000GHz的自由光谱范围对应的厚度分别约为1毫米和0.1毫米，因此，即使要做到1000GHz的自由光谱范围，实际上是十分困难的，更不用说更大的自由光谱范围。综上所述，在实际应用中，要在一个光谱为几十纳米宽的范围内，采用单一法布里-珀罗滤波器去实现单模调谐输出几乎是不可能的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种固定频率间隔和单模输出的可调谐光学滤波器，其通过法布里-珀罗标准具的自由光谱范围与所述可调谐法布里-珀罗滤波器的本征自由光谱范围相差一定间隔，并利用所述可调谐法布里-珀罗滤波器透射频率可调谐的特点，在一定的光谱范围内实现与法布里-珀罗标准具的自由光谱范围相同的可调谐单模输出功能。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种固定频率间隔和单模输出的可调谐光学滤波器，由前后相对设置的一个法布里-珀罗标准具和一个透射频率可调谐法布里-珀罗滤波器构成，该法布里-珀罗标准具与透射频率可调谐法布里-珀罗滤波器具有相同的光谱响应范围且透射频率可调谐法布里-珀罗滤波器仅对具有特定偏振方向的线偏振光有效。

而且，所述法布里-珀罗标准具具有一定的自由光谱范围和锐度系数；所述透射频率可调谐法布里-珀罗滤波器在未加电场时的本征自由光谱范围小于法布里-珀罗标准具的自由光谱范围，且其差值大于法布里-珀罗标准具的锐度系数或大于所述透射频率可调谐法布里-珀罗滤波器的锐度系数。

而且，所述的透射频率可调谐法布里-珀罗滤波器包括第一反射镜、液晶材料、第二反射镜和驱动电路，所述第一反射镜的通光面外侧设置高反射率多层介质膜，第一反射镜的通光面内侧第一层设置光学增透膜，在该光学增透膜上设置透明电极；所述第二反射镜的外侧设置高反射率多层介质膜，第二反射镜的内侧第一层设置光学增透膜，在该光学增透膜上设置透明电极，在该透明电极上设置厚度为几微米到十几微米的非导电材料薄膜，覆盖除通光孔径以外的部分以及一个一毫米左右宽通往反射镜边缘的通道并与第一个反射镜内侧构成一个厚度为几微米到十几微米的空腔，所述液晶材料放置在该空腔内；所述的驱动电路连接到两个透明电极上，第一反射镜的通光面外侧和第二反射镜的通光面外侧保持平行并且构成法布里-珀罗多光束干涉腔。