本发明专利技术公开了一种可同时提取双波长的带宽可调的光波长滤波器，包括在铌酸锂晶片上以钛扩散工艺制备的偏振分束器波导、以电极溅射工艺制备的相移电极和偏振转换电极结构，两层结构之间以二氧化硅缓冲层隔开，其中由偏振分束器波导、相移电极组成的结构位于该滤波器的底层，使输出频谱平移，实现波长调谐；偏振转换电极组成的结构位于滤波器的上层，产生所需的输出频谱，实现单波长或双波长的、带宽动态可调的带通滤波，与现有技术相比，本发明专利技术调谐范围内，调节各电极的电压，既可实现任意单波长的带通滤波，又可实现任意双波长的带通滤波；通带带宽动态可调，即调节各电极电压，可对滤波波长的３ｄＢ带宽调节。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及本专利技术涉及一种光通信系统的节点中应用的光器件，尤其涉及光可调 谐滤波器。
技术介绍
随着以密集波分复用系统为基础的光纤网络技术的不断发展，光波长可调谐滤波 器在解复用器实现、波长信号提取、光分插复用器以及光交叉连接器的构建等环节中的突 出作用逐渐体现出来。寻找调谐范围广、精细度高、调谐速度快、可重构性强、损耗低、体积 小、成本低的光可调谐滤波器的实现方案便成为近年来国内外研究的热点问题。目前国内光调谐滤波器的实现技术中，研究较多的主要有以声表面波与声光材料 相互作用改变信号光的偏振态实现波长滤波的声光可调谐滤波器，利用布拉格光栅或长周 期光纤光栅的反射波长的应力敏感性制作的可调谐光纤光栅滤波器，以多光束干涉原理结 合各种改变腔内光程技术的可调谐Fabry-Perot滤波器，以电光效应控制双折射晶体的偏 振实现的电光可调谐滤波器等。这些技术在光网络中已经有不同程度的应用。专利“声光可调谐滤波器(97120859) ”提出了一种可在光强较弱的情况下工作的 声光可调谐滤波器，它通过使光束斜向入射到晶体表面以提高晶体的集光量，提高了声光 可调谐滤波器的性能。声光可调谐滤波器具有调谐范围宽，器件集成度高的特点，但相对于 电光可调谐滤波器，其调谐速度偏低。专利“多信道可调谐长周期光纤光栅滤波器(200810014908)，，公开了基于长周期 光纤光栅应力敏感的滤波技术，具有制作成本低、可调谐性强的特点，然而由于其调谐手段 的限制，其调谐速度及可重复性都难以适应现代光网络的需求。专利“可调谐光纤FP滤波器(02291998) ”公开了一种可调谐光纤FP滤波器，该技 术由压电陶瓷的两电极通电并进行控制，即可调谐两插针端面纤芯间的距离，实现输出波 长的调谐，具有易于装配，制造成本较低的优势。然而该技术仍存在调谐速度偏低的缺陷， 且不能对输出频谱做精细调控。专利“带宽可调的全光纤带阻滤波器及其制作方法(200910104436) ”公开了一种 带宽可调的全光纤带阻滤波器及其制作方法，该技术可对谐振峰带宽进行调节，具有结构 简单、制作方便、成本低廉、控制灵活、插入损耗小的优点，但由于其调谐速度较低，无法适 应光网络节点的滤波要求。专利“电光调谐平顶滤波器(03141749)，，中提出了一种采用级联模拟双折射结构 的电光调谐滤波器，它通过控制各模拟双折射模块中的偏振旋转片的旋转角和光在各模拟 双折射模块中的光程差实现具有大平坦宽度的通带和阻带、高隔离度和较小光谱频率间隔 的特性。该技术虽然实现了高速电光滤波功能，但由于其采用的是分离元件，器件的稳定性 难以保障。另外，该技术与前述几种技术都只能实现单波长的下载。专利“基于电光效应的高速光分插复用器(CN100561262C) ”公开了一种利用钛扩 散铌酸锂波导波长相关偏振模式转换实现的波长提取技术。该技术具有相应速度快、串扰小等优点，然而其调谐电压相对较高，电极结构较为复杂，引线难度大。
技术实现思路
基于上述现有技术，本专利技术提出了一种可同时提取双波长的带宽可调的光波长滤 波器，以铌酸锂电致折射率光栅产生对双折射晶体的波长相关的偏振模式转换，配合相移 电极和集成在波导上的两个偏振分束器，实现可调谐的滤波功能。本专利技术提出了一种可同时提取双波长的带宽可调的光波长滤波器，包括由偏振分 束器波导、相移电极组成的结构，以及偏振转换电极组成的结构，两层结构之间以二氧化硅 缓冲层隔开，其中由偏振分束器波导、相移电极组成的结构位于该滤波器的底层，使输出频 谱平移，实现波长调谐；偏振转换电极组成的结构位于滤波器的上层，产生所需的输出频 谱，实现单波长或双波长的、带宽动态可调的带通滤波，其中 所述由偏振分束器波导、相移电极组成的结构，包含多个波长信道的光信号从滤 波器输入端口 102输入，经偏振分束波导103后，光信号的两个彼此正交的偏振模式分离， 准TE模进入上臂波导104，准TM模进入下臂波导105 ；在偏振转换电极和相移电极的共同 作用下，所需波长附近的光波发生偏振模式转换，即上臂波导104中准TE模转化为准TM 模，下臂波导105中准TM模转化为准TE模；上臂波导104和下臂波导105信号在四端口偏 振分束波导109处耦合后，准TE模和准TM模由带通端口 111输出；其余波长未发生偏振模 式转换，由带阻端口 110输出；所述偏振转换电极组成的结构，包括16组叉指电极201-216、接地电极217，每组 叉指电极电压为独立电压，产生所需的输出频谱，实现单波长或双波长的、带宽动态可调的 带通滤波。通过将部分叉指电极(χ组)电压置零，可将其3dB带宽扩大为原来的,倍，这16-x样可实现对3dB带宽的动态可调。所述叉指电极电压以周期正弦函数加权后，根据如下步骤得到调谐范围内任意双 波长滤波首先计算两波长λ^ λ2的波长差Δ λ = I λ「λ2|，取叉指电极电压分布为紅μ。+@(卜1)]，其中为波长失配因子，义为经过其他方式加权的叉指电压分布，得到了波长为的双波长输出频谱；再以相移电极电压作 用，将频谱平移^々便可得到λρ λ2处的双波长滤波；此时计算得到的相移电极电压为 Vr =-^^-r——(-A±A_/钛扩散铌酸锂波导103三端口偏振分束波导104上臂波导105下臂波导109四端口偏振分束波导106、107、108 相移电极110 带阻端口111 带通端口图2为可同时提取双波长的带宽可调的光波长滤波器的偏振转换电极结构示意 图；201-216 16 组叉指电极；217接地电极218上臂波导219下臂波导。具体实施例方式本专利技术选用X切Y传铌酸锂晶片，以钛扩散工艺制作偏振分束器等波导结构，以溅 射工艺制作两层电极，即相移电极和偏振转换电极，两层电极以二氧化硅缓冲层隔开。底层 的相移电极可使输出频谱平移，实现波长调谐功能。上层的偏振转换电极由多组相同结构 的叉指电极级联构成，每组为独立电压，合理施加电压，可以产生所需的输出频谱，达到单 波长或双波长的、带宽动态可调的带通滤波。下面结合附图实例对本专利技术做进一步说明。如附图说明图1所示，包含多个信道的光信号从滤波器输入端口 102输入，经三端口偏振分 束波导103后，信号的两个彼此正交的偏振模式分离，准TE模进入上臂波导104，准TM模 进入下臂波导105。在上臂波导104中，准TE模在电场作用下发生波长(频率)相关的偏 振模式转换，转化为准TM模。其各波长(频率)所对应的转换效率由相移电极106、107、 108以及偏振转换电极201-217的电压确定，通过合理设计各电压，可得到所需的偏振转换 效率谱。下臂波导105中的偏振转换效率谱与上臂波导104中的完全相同，对应的为准TM 模转化为准TE模。两臂信号在偏振分束波导109处耦合后，准TM模的光波进入交叉波导 (即上臂波导104至带通端口 111 ；下臂波导105至带阻端口 110)，准TE模的光波进入直 通波导(即上臂波导104进入带阻端口 110;下臂波导105至带通端口 111)。若将四端口 偏振分束波导视为理想，则带阻端口 110的输出谱为前述的偏振转换效率谱的反转谱，而 带通端口 111的输出谱即为偏振转换效率谱。于是，通过调节各电极电压，即可在带通端口 111得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可同时提取双波长的带宽可调的光波长滤波器，包括在铌酸锂晶片上以钛扩散工艺制备的偏振分束器波导、以电极溅射工艺制备的相移电极和偏振转换电极结构，两层结构之间以二氧化硅缓冲层隔开，其中由偏振分束器波导、相移电极组成的结构位于该滤波器的底层，使输出频谱平移，实现波长调谐；偏振转换电极组成的结构位于滤波器的上层，产生所需的输出频谱，实现单波长或双波长的、带宽动态可调的带通滤波，其中：所述由偏振分束器波导、相移电极组成的结构，包含多个信道的光信号从滤波器输入端口（１０２）输入，经偏振分束波导（１０３）后，光信号的两个彼此正交的偏振模式分离，准ＴＥ模进入上臂波导（１０４），准ＴＭ模进入下臂波导（１０５）；在偏振转换电极和相移电极的共同作用下，所需波长附近的光波发生偏振模式转换，即上臂波导（１０４）中准ＴＥ模转化为准ＴＭ模，下臂波导（１０５）中准ＴＭ模转化为准ＴＥ模；上臂波导（１０４）和下臂波导（１０５）信号在四端口偏振分束波导（１０９）处耦合，后准ＴＥ模和准ＴＭ模由带通端口（１１１）输出；其余波长未发生偏振模式转换，由带阻端口（１１０）输出；所述偏振转换电极组成的结构，包括１６组叉指电极（２０１）－（２１６）、接地电极（２１７），每组叉指电极电压为独立电压，产生所需的输出频谱，实现单波长或双波长的、带宽动态可调的带通滤波。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金杰，李可佳，焦强，张瑞峰，吕辰刚，苏寒松，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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