[发明专利]空间光谱分离式滤波器波长分辨率的提升方法

说明书

本发明涉及空间光谱分离式滤波器分辨率的提升方法。所述滤波器包括输入波导、滤波器模块功能块、输出波导，在不改变空间光谱分离式滤波器的内部设计的前提下，通过改变输入准直器和输出准直器的模场耦合特性来压缩滤波器的带宽，提升滤波器的分辨率；包括采用不同模场直径的输入输出单模波导，不同准直器透镜特性，单模波导通常是单模光纤。本方法在不改变内部光路设计的前提下，通过改变输入输出光纤和准直系统的特性显著提升光纤+光栅型光谱处理及分析产品的波长分辨能力，产品的FWHM压缩约20％。

技术领域

本发明涉及光谱处理及分析产品的波长分辨技术，具体涉及空间光谱分离式滤波器分辨率的提升方法。

背景技术

基于空间光谱分离思路的光学滤波器，可分为可调式滤波器、固定式滤波器。其空间色散方式常见的有棱镜色散式、各种光栅式、阵列波导光栅式、声光光学滤波器等。

如图6所示，传统的可调滤波器为信号光经过可调滤波器的入射光纤①进入到可调滤波器模块功能块③内部，经过过滤的信号光再经过可调滤波器的输出光纤②输出以供其他功能模块使用如光电二极管等。

光通道监控器的几种常见实现方案如下：

MEMS Grating灵活度相对比较高，波长分辨率和噪声隔离度均处于中等偏好的状态，其中波长分辨率稍微欠缺一些。

中国专利申请号为201310116824的文献公开了一种基于光栅的可调滤波器，是一种典型的MEMS grating型可调滤波器，包括光纤准直器、扩束系统、光栅、反射镜；

其利用光栅的强的色散效果使得光波长产生空间分离，从而在输出光纤中仅存在一个通道或比较狭窄的波段。

光栅型可调滤波器，其带宽一般通过已知的多种途径可以降低一定水平，这些途径常见的有增加狭缝光阑、增大发散距离、增多光栅穿透次数等方式，相应地会导致引入狭缝精密控制系统、增大产品尺寸和成本、增加光栅个数等附加不利结果，而且所达到的光谱带宽也都有限。

另一个角度，光网络快速的发展，比如灵活栅格技术、多子载波技术等等都导致了信号复杂度大幅度提升，因此这导致了光通道监控器的需求指标也不断被拔高。

为了达到上述的指标要求，厂商又要在保证产品质量的基础上尽量控制成本，那么就会发掘更进一步的压缩可调滤波器带宽的措施和想法。

前述MEMS Grating光通道监控器一般地应用在光纤通信系统中，因此光学接口一般是通信光纤，即满足G652规范的普通单模光纤。一般设计上采用这种基于这种普通单模光纤的单纤(输入输出为单根光纤)Pigtail、双纤(输入和输出分别为一根光纤)Pigtail或两个单纤Pigtail结构。

中国专利申请号201410362340的文献公开了一种基于MEMS的可调谐平顶窄带型光学滤波器，引入了一种变换输入输出光纤的尝试，从而达到光谱平坦化的效果，但其缺陷也比较明显。一方面将MEMS反射镜放置到光栅后面会导致MEMS反射镜的尺寸非常大，即便如其所述可以在MEMS反射镜前加一个缩束棱镜，但依然很大且会降低波长色散的效果；另一方面该专利要求输入为普通单模光纤，输出为多模光纤或少模光纤，经过分析这显然是有悖于提高波长分辨率的，是不合适的。

中国专利申请号200980145964的文献公开了可调谐光学滤波器，提出了多次经过的思路，即不对可调滤波器结构本身做明显的变更，仅在外围做一些简单的调整以达到提升可调滤波器性能的目的。但是，该专利采用多次经过的思路，势必会对可调滤波器的插损有成倍的折扣，比如原本一个可调滤波器的插入损耗是3dB，采用该专利技术后插入损耗至少会增大到6dB，然而所压缩的光谱带宽并不明显。

发明内容