可调光学过滤器制造技术

一种与电磁能量源结合使用的光学过滤器装置，包括：　　　　耦合以从该源接收输入能量的电介质谐振器，该电介质谐振器在该过滤器的谐振频率产生输出能量；和　　　　靠近该电介质谐振器安装并位于支架上的电介质板，以可控地相对于该电介质谐振器移动该电介质板，该电介质板和电介质谐振器限定该电介质谐振器外部的可变间隙，该可变间隙在该受控运动过程中变化，以改变该电介质谐振器的谐振频率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及光学过滤器，更准确地，涉及可调光学过滤器。
技术介绍
光通信系统，例如网络和电信系统，依赖于激光信号进行信息传输。不论是连续波或脉冲模式的信号传输，经过生成、调制、放大和发射激光信号来实现点对点数据传输。承载数据的激光信号通过放大器、交换器、过滤器、振荡器和其它构成光通信系统的光学组件。原始激光信号必须具有窄的带宽，以利于同时传输多个数据包。通常，任何适当的激光源产生带宽相对较窄的输出，带宽部分取决于激光媒质的增益分布，部分取决于内部布置激光媒质的空腔的特性。即使是更窄的带宽也是期望的。尤其是，在电信领域的应用中，希望产生更窄带宽的激光输出信号和更窄带宽的承载信息的激光信号。在波长分割多路复用(WDM)系统中，带宽窄非常重要，例如，因为WDM系统中的每个数据流发射的波长稍有不同，数据流的带宽必须足够窄，以避免信号混杂。换句话说，相邻激光信号的带宽必须足够窄，以使激光信号不会出现频谱重叠。在调制解调通信的应用中，期望具有设置高容限的信号频率的能力。也希望能够通过改变激光的工作频率来优化通信网络。光学过滤器是调节和窄化光学信号带宽的工具。光学过滤器在光网络中具有很多功能。例如，光学过滤器可进行信号处理，诸如噪声过滤、多路分解/多路复用，也就是说，将多路光学信号的各个组分分解出来，或将各组分结合成为多路光学信号。原则上说，可以考虑使多路复用器、Mach-Zehnder干涉仪等执行光学过滤器的功能。更通常地，光学过滤器还用作窄化已有激光信号的带宽或能量的工具。例如，由高反射性的光谐振腔构成的高Q值的谐振器，已经被用于从外部调节激光器输出能量的频率。这种外部谐振器基于以下事实，可以通过提高确定光源频率的机制的Q值来稳定激光频率。实际上，实现了仅放大单一频率的高度调节的滤波动作。可以通过提高激光腔自身的Q值，也可以通过将具有低Q值的谐振腔的激光器和具有高Q值的外部谐振腔耦合来获得上述滤波效果。已经显示，在一些低噪声激光器中，诸如石英微球体之类的高Q值的微谐振腔发射稳定的激光信号。虽然这些设备已经用于窄化带宽，但是并没有用于可控制地调节激光输出能量的峰值频率。已经有一些调节激光输出能量的频率的尝试，但是还没有令人满意的解决方案。已经显示，用于调制激光频率的设备具有一部分从移动的目标反射进入激光的激光辐射。然而，使用的半导体二极管激光器显示具有非常大的频率噪声分量，并且因此，基本激光频率在一个带宽很大的范围内随机变化。而且，由于来自目标的反射有限，使用的外部谐振腔的Q值较低。所以，虽然输出信号的峰值频率可能改变了，由于调制机制，带宽特性变差了。仍然有其它人建议采用Fabry-Perot结构确定激光器的输出频率或光学传感器的输出频率，这类解决方案还是无法在输出频率的范围之内维持输出的窄带宽频谱特性的同时，精细调节输出频率。如上所述，公知的光学过滤器已经用于和激光源或激光信号传播媒介一起设置传播能量的频率，以及窄化传播能量的频谱带宽，但是现有技术未提供一种用于产生连续可调输出频率的激光的结构或方法，同时该激光的特征还在于具有在诸如WDM系统的电信网络中所期望的窄带宽。因此，希望有一种可控制地设置输出频率的结构，其中输出能量的带宽较窄，因此允许以更佳的精度设置输出频率。此外，还希望有一种可调节的过滤器，其具有窄带宽、高稳定性和大的调节范围，用于对诸如用于WDM系统的光学通信频率进行多路分解。
技术实现思路
根据一个实施例，提供了一种光学过滤器装置，包括耦合以从该源接收输入能量的电介质谐振器，该电介质谐振器在该过滤器的谐振频率产生输出能量；和靠近该电介质谐振器安装并位于支架上的电介质板，以可控地相对于该电介质谐振器移动该电介质板，该电介质板和电介质谐振器限定该电介质谐振器外部的可变间隙，该可变间隙在该受控运动过程中变化，以改变该电介质谐振器的谐振频率。根据另一个实施例，提供了一种光学过滤器装置，包括耦合以从该激光源接收输入能量并在该光学过滤器的谐振频率产生输出能量的电介质谐振器，该电介质谐振器具有限定内部可变间隙的空腔，该光学传感器具有响应于力以改变该内部可变间隙的传感表面，其中该内部可变间隙的变化改变该谐振频率；布置在该传感表面上的第一导电板；和固定安装在与该传感表面相对的第一导电板上方的第二导电板，用于与第一导电板相互作用，以向传感表面施加力并由此改变该谐振频率。根据另一个实施例，提供了一种光学过滤器装置，包括接收来自该激光源的输入能量的第一波导；耦合以接收该输入能量并在该光学过滤器的谐振频率产生输出能量的电介质谐振器，该电介质谐振器具有与该第一波导正交并在耦合区域上与该第一波导连接的第二波导；靠近该电介质谐振器安装的电介质板；和相对该电介质谐振器可控地移动该电介质板的制动器，该电介质板和电介质谐振器限定该谐振器外部的可变间隙，该可变间隙在该受控运动过程中变化，以改变该电介质谐振器的谐振频率。根据另一个实施例，提供了一种对激光能量进行滤波的方法，包括提供具有谐振频率的电介质谐振器；将该激光能量耦合入该电介质谐振器；提供相对于该电介质谐振器可移动的电介质板，该电介质板和电介质谐振器限定可变间隙；可控地改变该可变间隙，该可变间隙的变化改变该谐振频率；和耦合来自于该电介质谐振器的输出能量，该输出能量的频率是该谐振频率。根据另一个实施例，提供了一种对激光信号进行滤波的方法，包括提供耦合以接收该激光能量并在该光学过滤器的谐振频率产生输出能量的电介质谐振器，该电介质谐振器具有限定内部可变间隙的空腔，并且该光学传感器具有响应于力以改变该内部可变间隙的传感表面，其中该内部可变间隙的变化改变该谐振频率；以可控方式将该力施加到该传感表面，以选择性地改变该电介质谐振器的谐振频率；提供布置在该传感表面上的第一导电板；提供靠近该第一导电板安装的第二导电板；和在该第一导电板和第二导电板之间形成电荷差，从而该第一导电板将该力施加到该传感表面，并且因此改变该谐振频率。附图说明图1是根据实施例的与激光器连接的外部高Q值谐振器的方框图。图2是根据实施例的具有内部谐振器的激光器的方框图。图3A是根据实施例的具有光增益介质的模式锁定激光器的方框图。图3B是根据实施例的具有光增益介质的模式锁定激光器的方框图；图4是根据实施例的光导纤维的截面图。图5是在光纤的传感表面上的测量参数改变后图1的光导纤维的截面图。图6是根据实施例的用于光学传感器的图4的光导纤维的示意图。图7是根据实施例的环状谐振器的示意图。图8是根据另一实施例的环状谐振器的示意图。图9是根据图4和图5的实施例的另一可选实施例的光导纤维的截面图。图10是根据可选实施例的微球体谐振器的示意图。图11是在示范性光导传感器中的图10的微球体谐振器。图12是在另一示范性光导传感器中的图10的微球体谐振器。图13是具有微球体的可选光学传感器的截面图。图14是根据实施例的具有第一模块和第二模块的未装配集成光学传感器的透视图。图15是图14的集成光学传感器装配完毕的截面图。图16是图15所示的另一可选集成光学传感器的截面图。图17是图14中使用光子晶体(photonic crystal)阵列形成谐振器的第一模块的另一可选第一模块的俯视图。图18是根据实施例的微盘谐振器的截面图。图19是根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：罗杰·L·弗里克，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：