[发明专利]一种MEMS可调光滤波器

说明书

本发明公开的一种MEMS可调光滤波器，是一种基于MEMS微镜和滤光片的可调光滤波器，该可调光滤波器包括以光路依次连接的MEMS微镜(4)、滤光片(5)、透镜(3)、反射镜(8)。本发明通过旋转MEMS微镜，可以改变入射到滤光片上的光线角度，从而改变滤光片输出的光波长，达到滤波的目的；通过级联滤波片，在实现精细光谱输出的同时，还可以实现输出光谱带宽的灵活可调，级联的方式有滤光片直接级联，也有级联可调光滤波器模块；有效地利用了MEMS微镜的旋转角度，光路设计紧凑。

技术领域

本发明涉及一种滤波器，尤其涉及一种基于MEMS技术的可调光滤波器

背景技术

可调光滤波器是一种重要的光通信器件，用于滤出系统所需要的波长，并将不需要的波长信号屏蔽掉，广泛应用于波分复用系统、可重构光分插复用系统、光性能监控、光器件测试和光电传感等领域。实现可调光滤波器的技术主要包括：马赫-曾德干涉型滤波器、基于F-P腔的滤波器、基于光栅的滤波器、基于介质薄膜的滤波器等。

随着微电机系统(Miro-Electro Mechanical Systems，以下简称MEMS)和介质镀膜技术的发展，可调光滤波器逐渐形成了两种主要的技术方案，分别是方案(1)基于MEMS微镜和光栅；方案(2)基于滤光片和旋转电机，其原理分别如图1和图2所示。方案(1)中，棱镜组合1将光斑整形成所需的形状，经光栅2将不同波长的光信号在空间沿不同的角度展开，透镜3将光斑压缩至MEMS微镜4上，通过MEMS微镜4的旋转，实现不同波长光信号的输出，达到滤波的目的。方案(2)中，棱镜组合1调节光斑的形状，全反棱镜7实现光路的偏折，旋转电机6控制滤光片5的旋转，通过改变入射到滤光片5上的入射角，改变滤光片5输出的波长。方案(1)利用了MEMS微镜的小尺寸，但光栅滤波的设计增加了系统的复杂度，也不利于成本降低。方案(2)中的滤光片尺寸较小，但旋转电机的尺寸较大，且成本较高。因此，上述两种方案都存在一定的缺陷。

鉴于此，克服上述现有技术存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为克服上述现有技术不足，并结合二者的技术优点，提供一种基于MEMS微镜和滤光片的可调光滤波器的技术方案。MEMS微镜可以通过旋转镜面，改变入射到滤光片上的光线角度，从而改变滤光片输出的光波长，实现输出光波长可调谐的功能。并在此基础上，进一步提出了滤光片级联的创新性设计，可以输出更精细的光谱带宽，并实现光谱带宽的灵活可调，可极大地改善可调光滤波器的性能指标。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的MEMS可调光滤波器，是一种基于MEMS微镜和滤光片的可调光滤波器，该可调光滤波器包括以光路依次连接的MEMS微镜、滤光片、透镜、反射镜。

所述MEMS微镜采用一维旋转的MEMS微镜，通过施加不同的驱动电压，可实现MEMS微镜的连续旋转，用于改变入射到滤光片上的光线的角度，进而改变滤光片的输出波长，其尺寸应满足高斯光束的变换要求。

所述滤光片采用介质镀膜的工艺，通过MEMS微镜与输入输出端口相连，用于波长调谐的输出，其尺寸为MEMS微镜旋转时，光线扫描过的空间距离。

所述滤光片通过级联，实现光谱的“游标”效应，进而在单个滤光片输出光波长的基础上，实现更为精细的光谱带宽。

所述滤光片的级联方式为：滤光片和级联滤光片保持一固定的夹角，该夹角的具体数值应由所需输出的光谱波长和带宽值决定；滤光片和级联滤光片的光线入射角不一样，分别输出不同的光谱波长和带宽，级联之后，可以输出更加精细的光谱带宽；当MEMS微镜旋转时，可同时改变滤光片和级联滤光片之上的光线入射角，但二者之间的相对角度关系会保持，输出带宽固定的光波长调谐光谱曲线。

所述透镜采用体透镜，用于实现高斯光束的耦合匹配，该透镜的尺寸应匹配滤光片的尺寸。