[发明专利]一种电调谐的非偏振型窄带光学带通滤波器

说明书

本发明属于导波光学技术领域，具体为一种电调谐的非偏振型窄带光学带通滤波器。其横电波和横磁波的通带的中心波长在未加驱动电信号时不重合；加上适当幅度的驱动电信号时,两种波的通带可实现中心重合,且通带宽度均是窄带；具体为由一个柱体与含液晶的平面光波导的复合透明体；其中柱体沿纵轴成一定角度切开,在两个切面上分别蒸镀及涂布波导衬底层,透明导电膜层及液晶定向层；再将两个切割体沿切面相隔一定间距帖合，并密封成复合体腔体；腔体内灌注液晶，并使液晶沿切面平行排列；复合体两端面镀制宽带增透膜。本发明中心波长透过率达99%，带宽设计达到纳米量级，在光通讯、激光技术、精密光谱技术等方面有重要应用。

技术领域

本发明属于导波光学技术领域，具体涉及一种电调谐的非偏振型的窄带光学带通滤波器。

背景技术

窄带光学滤波器在光通讯, 光谱技术方面是必不可少的光学器件。可产生窄带光学滤波的技术已有很多, 如光学薄膜, 干涉滤光片，以及基于波导光栅结构的导模共振滤波器等。这些光学滤波技术主要都是基于偏振光的传输进行设计的, 因此是偏振依赖的，即滤波器的横电波（ＴＥ）和横磁波（ＴＭ）的通带中心是不重合的。所谓横电波（简称ＴＥ波）是光波的偏振方向垂直于平面波导的法线和光波的波矢方向构成的平面的光波，横磁波（简称ＴＭ波）是光波的偏振方向平行于平面波导的法线和光波的波矢方向构成的平面的光波。

所谓非偏振型光学带通滤波器, 指的是滤波器的横电波和横磁波的通带是中心重合的。即通带在这个中心波长下, 即可以通横电波，也可以通横磁波。随着光通讯技术的发展，对非偏振的窄带光学滤波器的需求越来越多。因此，研究对不同偏振态的光波具有相同通带的非偏振型窄带光学滤波器就成为一种理论和实际工作的重要课题。

有文献报道了通过采用二维光栅的波导光栅结构的导模共振滤波器可以实现非偏振型窄带的光学滤波作用，另外，通过采用两层波导层，并控制好两波导层的空间间距，一维波导光栅结构的滤波器也可以实现非偏振型窄带的光学滤波作用。众所周知，基于波导光栅的窄带光学带通滤波器，在器件制备中会碰到很多技术上的困难，这主要是光栅的周期一般是亚波长的，因此制备精度和制备的成本会比非光栅的均匀结构来得复杂。

上述这些器件一旦制备完成， 结构固定后， 滤波器的光的通带便随之固定， 但会受到环境条件如温度的变化而发生失配， 即中心不再重合。 或者由于制备工艺参数的不准确， 而使通带中心存在一定的失配。

本发明提出的电调谐的非偏振型窄带光学带通滤波器，是基于棱镜耦合的平面波导的导模共振滤光技术的,与光栅结构的导模共振技术相比，本发明的器件结构中不含有光栅，因此可以省去制备亚波长的光栅结构的复杂工艺，从而可以简化器件的制备过程。同时， 用液晶层作为波导层的可调谐元件， 在控制电信号的驱动下， 可以使液晶层的分子取向发生改变， 从而改变液晶层的折射率， 达到改变TM光的通带。 在适当幅度的电信号的驱动下， 可以使TE 和TM波的通带达到重合。 这个重合可以方便地控制， 以适应环境（如温度）的变化， 同时也可以减低对器件的制备工艺参数的精度要求。 因而可以方便使用和调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备简单、性能优异、使用方便的可电调谐的非偏振型窄带光学带通滤波器。

基于棱镜耦合平面光波导的原理和液晶的电光性质, 本发明设计的可电调谐的非偏振型窄带光学带通滤波器，是基于棱镜耦合导模共振的窄带光学滤波器, 其横电波（ＴＥ）和横磁波（ＴＭ）的通带中心波长一般不重合, 但在波导层中有均匀排列的液晶层，以及在适当幅度的电信号的驱动下，两种波的通带可以实现重合，且两种波的通带宽度均是窄带；其通带中心波长透过率可达100%, 通带带宽达纳米（nm）量级，其结构如图1 所示。