[发明专利]一种带通型可调谐光滤波器阵列

说明书

技术领域

本发明属于可调谐光滤波器，具体涉及一种带通型可调谐光滤波器阵列，可广泛应用于光纤通信系统中。

背景技术

随着高输出功率光源、高速率调制技术、宽带光放大技术以及密集波分复用、时分复用、光孤子传输等技术的发展和成熟，光通信系统朝着高速率、超大容量、超长距离以及全光网的方向发展。在光纤传输线路上，采用密集波分复用技术是电信业扩容的主要方法；而在全光网的交换节点中，可重构光分插复用（ROADM）技术被用于克服光-电-光转换的瓶颈效应。在全光网的ROADM节点中，要求进行波长粒度的光交换和上/下路复用操作，可调谐光滤波器是ROADM节点中的重要组成部分。每个ROADM节点中需要多个光滤波器，为了缩小节点设备的尺寸，希望光滤波器能实现阵列化集成；由于光滤波器被用于选择上/下路波长，要求它具有平坦的通带特性，因此带通型可调谐光滤波器阵列的需求应运而生。

现有可调谐光滤波器主要分为以下几种：法布里-珀罗可调谐滤波器、声光可调谐滤波器、马赫-曾德尔可调谐滤波器、光纤光栅滤波器、介质膜滤波器、MEMS光调谐滤波器、液晶光调谐滤波器等。其中，法布里-珀罗可调谐滤波器、声光可调谐滤波器是窄带滤波器；马赫-曾德尔可调谐滤波器损耗较大；光纤光栅滤波器稳定性差；介质膜滤波器、液晶光调谐滤波器为单通道滤波器，均无法满足阵列化集成的需求，MEMS光调谐滤波器则不支持对波长的无栅格调谐。

发明内容

本发明提供一种带通型可调谐光滤波器阵列，解决现有可调谐光滤波器不能同时满足阵列化集成、平坦的通带特性以及无栅格调谐的问题。

本发明所提供的一种带通型可调谐光滤波器阵列，包括在光路上依次设置的光纤阵列、微透镜阵列、偏振转换组件、扩束棱镜、柱面镜、衍射光栅、傅里叶透镜以及硅基液晶芯片（LCOS芯片），其特征在于：

所述光纤阵列为2×M光纤阵列，设置于微透镜阵列前焦面附近，所述微透镜阵列为2×M微透镜阵列，水平方向为2列，竖直方向为M排，M≥2，光纤阵列在竖直方向的M个端口用于输入，竖直方向的另M个端口用于输出，所述微透镜阵列的每个微透镜单独作用于所述光纤阵列的每根光纤；

所述光纤阵列接收来自外部M个端口的宽带光信号，通过微透镜阵列准直为相互独立的M路随机偏振准直光束，送到偏振转换组件，转换成M路偏振态相同的线偏振光，M路线偏振光经过扩束棱镜在水平方向扩束后入射到柱面镜，通过柱面镜在竖直方向扩束后聚焦到衍射光栅，衍射光栅将扩束后的线偏振光在水平方向上色散展开，再经过傅里叶透镜准直后，入射在硅基液晶芯片上的不同像素区域，硅基液晶芯片对入射的线偏振光进行波长筛选，将所需要波长的线偏振光反射回来，经过傅里叶透镜聚焦到衍射光栅后反射到柱面镜上在竖直方向上缩束，再通过扩束棱镜在水平方向上缩束后由偏振转换组件转换为随机偏振光束，通过微透镜阵列耦合到光纤阵列对应输出端口输出。

微调光纤阵列光纤端面与微透镜阵列前焦面的距离z₀，可大范围改变准直光束的束腰位置，当时，得到准直光束的束腰距微透镜阵列最大距离Z_max，其中ω₀为单模光纤的模场半径，λ为入射波长。

所述的带通型可调谐光滤波器阵列，其特征在于：

所述偏振转换组件由位移晶体和两片半波片组成，两片半波片贴于所述位移晶体的右端面，在垂直方向互相平行，其中心点位于同一水平面，所述位移晶体将入射光分为相互平行的o光与e光，由两片半波片中的一片半波片将其中o光的偏振方向旋转90°，成为e光，最后输出到扩束棱镜上的两束e光互相平行，具有相同偏振态。

所述的带通型可调谐光滤波器阵列，其特征在于：

所述扩束棱镜为直角三棱镜，当输出光束垂直于其直角面时，M路线偏振光在水平方向得到最好的扩束效果，其扩束比β为：