[发明专利]一种基于亚波长高对比度光栅的电光可调滤波器

说明书

本发明公开了一种基于亚波长高对比度光栅的电光可调滤波器，涉及光电子技术领域。本发明电光可调滤波器由下至上依次层叠有衬底、叉指式亚波长光栅，透明导电层和电极，其中：衬底表面裸露部分设置有与透明导电层齐平的电光材料层，两电极与外部电路相连以使得光栅脊之间形成电场，并且叉指状亚波长光栅材料的折射率远大于衬底材料、光电材料层材料以及透明导电层材料的折射率。本发明结构设计合理，既能够通过合理选取光栅参数获得高品质因子谐振和可调滤波光谱范围，又能够通过电压调制对滤波波长进行调谐，进而基于电场作用对电光材料的折射率进行调控，相比于机械式可调滤波器，大大提高了调谐的精度以及调谐速度。本发明结构简单、材料易得，有利于大规模的生产和应用。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，具体为一种能够通过外部电压来实现光通信波段可调滤波功能的滤波器。

背景技术

在数字时代的今天，光通信技术正在以超乎想象的速度发展，波分复用(Wavelength division multiplexer,WDM)使得光通信系统的容量大大增长。随着波分复用(WDM)技术的应用，光通信技术得到迅速的发展，未来光通信技术将向更加智能、高效的方向发展。而可调光滤波器作为波分复用技术中的关键器件，得到了越来越多的关注和研究。可调光滤波器是一种波长选择器件，它的功能是从一段含有不同波长的输入光信号中，根据需要选择出一个特定波长的光信号。因此，可调光滤波器可以被用于不同的光通道中动态地分配波长信号，或在接收端对波长进行选择滤波。

目前研究较成熟的可调滤波器有光纤光栅可调滤波器，它是通过温度变化或者机械装置来实现波长调谐，属于一种手动式可调滤波器。然而，通过温度调谐的滤波器调谐速度较慢，而通过机械调谐的滤波器对机械的稳定性和精确度有很严格的要求，故而使得调谐滤波精度的提高受到限制。

为了克服上述光纤光栅可调滤波器存在的不足之处，提出了通过电路控制的可调谐有源滤波器，例如液晶可调滤波器，Morris H R等人对此发表了《ImagingSpectrometers for Fluorescence and Raman Microscopy:Acousto-Optic and LiquidCrystal Tunable Filters》(《用于荧光和拉曼显微镜的成像光谱仪：声光和液晶可调滤波器》)；以及基于Ti：LiNbO₃波导光栅的电光可调滤波器，Zhang D L等人对此发表了《Electro-optically tunable super-broadband filter based on long periodgrating in Ti:LiNbO₃waveguide》(《基于Ti:LiNbO₃波导长周期光栅结构的电光可调谐超宽带滤波器》)。上文提到的液晶可调滤波器是基于F-P腔干涉仪原理和液晶的电控双折射效应的选频原理，通过在液晶层两端施加电压实现电控调谐滤波，然而，液晶可调滤波器存在透射率很低(约25％)，半高宽较大、调谐速度慢等缺点。而上文所提基于Ti：LiNbO₃波导光栅的电光可调滤波器，由于存在着驱动电压过高的问题，限制了其在实际中的应用，并且制作工艺复杂，增加了制作成本。