一种可调谐法布里-珀罗滤波器制造技术

可调法布里－珀罗滤波器（ＴＦＰＦ）使用ＭＥＭＳ和微型光学组件的混合集成。将形成ＴＦＰＦ的反射镜主动地对准，以提供高精细度的ＴＦＰＦ。将反射器中的一个安装在挠性元件（例如两端固定的横梁式元件）上。该挠性元件可在与ＴＦＰＦ的轴平行的方向上弯曲，以调整反射器之间的间隙，从而对ＴＦＰＦ进行调谐。可将反射镜中的一个或两个设置在光纤的末端上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微光学装置，更具体地讲，涉及一种可调谐的微光学滤波器。
技术介绍
可调谐法布里-珀罗滤波器(TFPF)是窄带滤波器，其优点是光传输高、波前畸变小、插入损耗低且可调性好。因此，TFPF广泛应用于例如WDM、波长锁模、可调谐滤波器等光纤通信领域中。TFPF作为前置放大接收器中的可调谐的解复用器或噪声滤波器已经被广泛地应用于WDM系统中。它们也用于对DWDM系统中的光信道进行在线监测。为了传输多条DWDM信道，TFPF的精细度应该是大约1000，其中信道间隔为100GHz(0.8nm)，通带宽达到10GHz(0.08nm)。目前基于微电子机械系统(MEMS)的TFPF由于精细度低而不能满足DWDM应用的要求。反射镜的表面质量决定最大可能的精细度。在MEMS器件中难以得到如光学抛光表面一样平坦的、无衍射的反射镜面，所以更难得到如微光学组件中可能达到的高精细度。由于MEMS的结构没有绝对的稳定性而导致MEMS的另一问题出现。结果，在特定需要的反射镜间距的情况下，反射镜之间难以保持完全的平行。反射镜容易产生0.01°量级的倾斜，从而导致精细度下降10％。MEMS的另一问题涉及镜面反射率。可将反射率为大约95％的介质反射镜设置在MEMS器件上，而不产生残余应力这导致最大精细度仅为大约61。通过进一步添加介质涂层来提高反射率会产生残余应力，该残余应力使得MEMS反射镜变形，从而降低反射率＞95％的涂层的精细度。提供TFPF的另一方式是压电扫描TFPF，其中，反射镜设置在两个不同的基底上，通过压电式变换器使一个基底与另一基底发生相对运动。然而，压电扫描TFPF会存在与压电式变换器相关的正常滞后和非线性的问题。另外，这些器件存在压电蠕变的问题，其中压电扫描反射镜的位置随着时间而改变。所以，压电扫描TFPF的工作是不稳定的。因此，压电扫描TFPF需要十分复杂的控制系统来补偿所述的滞后和蠕变。压电扫描TFPF的另一缺点是压电变换器没有高的膨胀系数。目前，在施加的电压和设备尺寸是合理的情况下，压电元件被限制在大约10μm或更小的扫描范围内。专利技术概述考虑到上文中就当前可用的TFPF所列的问题，概括而言，本专利技术涉及使用MEMS和微型光学组件的混合集成的TFPF。这样的方法可以用来克服MEMS和压电扫描方法的缺点。这种装置在产生30μm数量级的扫描范围的同时可用来把反射镜之间的间距控制在皮米数量级的分辨率。此外，反射镜是通过将涂层沉积在高度抛光的光学表面上而形成的，然后使所述光学表面主动地对准，以提供高精细度的TFPF。这种方法基本上消除了MEMS反射镜出现的镜面变形问题。另外，控制电路能够补偿由于该装置的热膨胀而产生的波长变化。本专利技术方法的其它特征包括能够使用共焦法布里-珀罗(FP)结构，从而获得较高的精细度和分辨率。这种TFPF也可以使用级联结构，这样允许在保持相同传输带宽的同时增大有效自由光谱范围。在一个具体实施例中，本专利技术涉及一种可调谐光学装置，该装置包含第一反射器和第二反射器，这两个反射器形成具有第一光轴的第一法布里-珀罗滤波器。该第一法布里-珀罗滤波器限定所述第一反射器和所述第二反射器之间的可调间隙。所述第一反射器和所述第二反射器中的一个安装在挠性元件上。该挠性元件可在与所述第一光轴平行的方向上弯曲，以调整所述反射器之间的间隙。本专利技术的另一实施例涉及使用第一法布里-珀罗滤波器来进行滤光的方法，所述第一法布里-珀罗滤波器在第一反射器和第二反射器之间形成。这种方法包括使输入光进入到该第一法布里-珀罗滤波器中。使第一挠性元件致动，以使其在与所述第一法布里-珀罗滤波器的光轴平行的方向上弯曲。将所述第一反射器和所述第二反射器中的一个连接到所述第一挠性元件上，以调整所述第一反射器和所述第二反射器之间的间距。所述第一法布里-珀罗滤波器的共振从而被调整，以使其与输入光所需的频率重合。本专利技术的以上概述并不意味着阐述了本专利技术的每一个示例性的实施例或每一种实施方式。随后的附图和详细说明更具体地举例说明了这些实施例。附图说明结合附图对本专利技术的各种实施例的以下详细的描述进行思考，可更加全面地理解本专利技术，其中图1示意性地示出根据本专利技术原理的基于可调谐法布里-珀罗滤波器(TFPF)的可编程光分插复用器系统的实施例；图2A示意性地示出根据本专利技术的原理的TFPF的实施例；图2B-2E示意性地示出图2A中所示的TFPF的组件部分的实施例；图2F示意性地示出图2A中所示的TFPF的剖视图；图2G示意性地示出根据本专利技术的原理的TFPF的另一实施例；图3A-3D示意性地示出根据本专利技术的原理可用于TFPF中的法布里-珀罗滤波器的结构的实施例；图4示意性地示出根据本专利技术的原理在致动器单元(actuator unit)上有多个TFPF单元的实施例；图5A显示了具有第一自由光谱范围的第一法布里-珀罗滤波器的传输分布图；图5B显示了具有第二自由光谱范围的第二法布里-珀罗滤波器的传输分布图；图5C显示了具有第一法布里-珀罗滤波器和第二法布里-珀罗滤波器的两级法布里-珀罗滤波器的传输分布图；图6示意性地示出根据本专利技术的原理的多级TFPF的实施例； 图7A和7B示意性地示出根据本专利技术的原理的多级TFPF的另一实施例；图8A-8D示意性地示出根据本专利技术的原理可用于多级TFPF中的多级法布里-珀罗滤波器的结构的实施例；图9示意性地示出根据本专利技术的原理可用于多级TFPF中的多级法布里-珀罗滤波器的结构的另一实施例；图10示意性地示出根据本专利技术的原理被安装在单个致动器单元上的使用背对背TFPF的多级TFPF的另一实施例。虽然对本专利技术容易进行各种修改和形式替换，但是本专利技术的细节已经通过附图中的例子被示出并将被详细地描述。然而，应该明白，本专利技术并不局限于就本专利技术所述的这些具体实施例。相反，本专利技术包括落入在由附属权利要求书所界定的本专利技术的精神和范围内的所有的修改、替换及其等同形式。专利技术详述本专利技术适用于可调谐法布里-珀罗滤波器(TFPF)，并且被认为特别适用于提供一种可调谐滤波器，该可调谐滤波器具有高精细度、大的自由光谱范围(FSR)，并且具有长期的稳定性，而没有滞后。TFPF，也称为可调谐法布里-珀罗共振器，可用来传输特定波长范围的光，而拒绝该特定波长范围外的光。结果，TFPF在诸如光谱学、光通信、光学传感器等领域中有很多应用。例如，在光谱学和光学传感器中，可用TFPF来过滤从样品中接收的光。在光通信中使用TFPF的一个具体例子是它在可调谐光分插复用器(TOADM)中的使用。图1中示意性地示出的TOADM可用来将光从多信道信号中分出到一个或多个光信道中，或者用来将一个或多个信道中的光插入多信道信号。TOADM 100的具体实施例包括环行器102和TFPF 104。可把控制单元106连接到104，以控制TFPF 104的工作波长。在信道分出模式中，几个信道中的光λa、λb、...λn从上游光学系统108(例如光通信系统的多信道光发射器或者某一其它部件)中入射到TOADM 100上。不同信道中的光经由环行器102传输到TFPF104，调节该TFPF 104，以传输波长为λj的光。该TFPF 104使其它信道波长为λa、λb...λj-1、λj+1...λn的光反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调谐光学装置，包括：第一反射器和第二反射器，其中所述第一反射器和所述第二反射器形成具有第一光轴的第一法布里－珀罗滤波器，所述第一法布里－珀罗滤波器限定所述第一反射器和所述第二反射器之间的可调间隙；弹性挠性元件，其中所述 第一反射器和所述第二反射器中的一个被安装到所述挠性元件上，为了调节所述反射器之间的所述间隙，所述挠性元件在与所述第一光轴平行的方向上是可弯曲的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢良驹，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]