一种光学滤波单元及光滤波器的制作方法

1.本技术涉及光滤波器技术领域，具体而言，涉及一种光学滤波单元及光滤波器。


背景技术：

2.光滤波器是用来进行波长选择的仪器，它可以从众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以外的光将会被拒绝通过。它可以用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用。其中，可调谐光滤波器具有灵活选择所需波长的功能，给光通信系统带来了便捷，已经得到了广泛的应用
3.目前，主要的可调谐光滤波器有f-p滤波器、马赫-曾德滤波器、电光滤波器、光栅型滤波器和光纤布拉格光栅滤波器等，其中f-p滤波器的滤波曲线是高斯型，带宽受到限制，而通过镀膜手段虽然也可以做到平顶型，但是难度很大，成品率低，且带宽不可调，而一般的光栅分光型的滤波器滤波的波形经反射镜滤波也是高斯型光束。
4.但是，高斯光束的能量分布较为不均匀，中间能量过高，两翼能量过低，在光通讯中利用率较差，不利于光通讯的高效传输。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种光学滤波单元及光滤波器，能够实现带宽可调节的平顶型光束输出，以提升光通讯的效率。
6.本技术的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例的一方面，提供一种光学滤波单元，包括光纤接头，以及设置在所述光纤接头上的光纤输入端和光纤输出端，所述光纤输入端用于入射光束，在所述光束的光路上依次设置有准直透镜、透射光栅和波长调谐模组，所述波长调谐模组包括并排设置的至少两个反射镜，所述反射镜具有旋转角度差，所述入射光束经所述反射镜反射后沿所述光路从所述光纤输出端出射。
8.可选地，所述准直透镜的主光轴与所述透射光栅所在平面具有预设夹角。
9.可选地，所述透射光栅包括透明基体，以及在所述透明基体上并排设置的多个栅线。
10.可选地，所述波长调谐模组包括支撑架，所述支撑架上还设置有多个摆动电机，所述摆动电机与所述反射镜一一对应设置。
11.可选地，所述支撑架上还设置有转轴，所述摆动电机通过所述转轴与所述反射镜连接。
12.可选地，相邻所述反射镜之间的旋转角度差在0
°
至0.5
°
之间。
13.可选地，所述转轴与所述栅线平行设置。
14.可选地，当所述反射镜为两个时，两所述反射镜沿所述光束的中线对称设置，以使在两所述反射镜上形成光斑的区域相等。
15.可选地，所述摆动电机为mems电机。
16.本技术实施例的另一方面，提供一种光滤波器，包括壳体，以及如上所述任意一项所述的光学滤波单元，所述光学滤波单元设置在所述壳体内。
17.本技术实施例的有益效果包括：
18.本技术实施例提供的光学滤波单元，通过分别设置在光纤接头上的光纤输入端和光纤输出端，以及在光束输入端入射光路上依次设置的准直透镜、透射光栅和波长调谐模组，在通过准直透镜的准直作用、透射光栅的分波作用，以及波长调谐模组的滤波作用，以将所需的光束沿上述光路依次返回，最终通过光纤输出端出射。在通过波长调谐模组滤波时，通过调节反射镜的角度就可以实现不同波长的选择功能。同时，通过将至少两个反射镜设置有旋转角度差，就可以根据角度差的不同实现调节带宽的目的。另外，通过至少两个反射镜的旋转角度差，在将不同反射镜处中心波长不同的高斯光束反射时，会在准直透镜的作用下进行叠加以形成平顶光束。采用上述设置形式，能够实现带宽可调节的平顶型光束输出，以提升光通讯的效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本技术实施例提供的光学滤波单元的结构示意图；
21.图2为本技术实施例提供的波长调谐模组的结构示意图之一；
22.图3为本技术实施例提供的准直透镜和透射光栅配合的结构示意图；
23.图4为本技术实施例提供的波长调谐模组的结构示意图之二。
24.图标：100-光学滤波单元；110-光纤接头；112-光纤输入端；114-光纤输出端；120-准直透镜；130-透射光栅；140-波长调谐模组；142-反射镜；144-支撑架；146-转轴。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的
方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
30.目前，虽然通过可调谐光滤波器能够实现灵活选择所需波长的功能，但是经过可调谐光滤波器滤波后通常为高斯型光束，而高斯光束的能量分布较为不均匀，中间能量过高，两翼能量过低，在光通讯中利用率较差，不利于光通讯的高效传输。针对上述问题，本技术实施例提供以下技术方案，以克服上述问题。
31.请参照图1和图2，本实施例提供一种光学滤波单元100，包括光纤接头110，以及设置在光纤接头110上的光纤输入端112和光纤输出端114，光纤输入端112用于入射光束，在光束的光路上依次设置有准直透镜120、透射光栅130和波长调谐模组140，波长调谐模组140包括并排设置的至少两个反射镜142，反射镜142具有旋转角度差，入射光束经反射镜142反射后沿光路从光纤输出端114出射。
32.具体的，在光束通过光纤输入端112入射至光滤波单元后，经过准直透镜120的准直作用之后通过透射光栅130，在透射光栅130的作用下，将不同波长的光分散后入射至波长调谐模组140，波长调谐模组140通过并排设置的至少两个反射镜142以对入射的不同波长的光反射，在反射时，只有垂直于反射镜142入射的光束可以沿上述光路返回，最终从光纤输出端114出射。其中，在入射的光束经过透射光栅130后，不同波长的光束衍射角不同，此时，可通过控制反射镜142的不同翻转角度来选择与所需波长的光束垂直，从而达到灵活选择所需波长的功能。
33.另外，通过将波长调谐模组140设置为至少两个反射镜142的形式，且反射镜142之间具有旋转角度差，就可以实现带宽调节的目的，本技术以两个反射镜142为例进行说明。具体的，在光束透过透射光栅130入射到波长调谐模组140后，使分别入射到两个反射镜142上的特定波长的光束形成一定的间距，在分别经两个反射镜142的反射作用后，依次经过透射光栅130和准直透镜120，并在准直透镜120的作用下合成为新的谱形。在实际的应用中，只要合理设计好初始的谱形，并调节两个反射镜142之间的不同旋转角度，就可以调节入射到两个反射镜上的中心波长间距，在经两个反射镜142的共同作用下就可以形成不同带宽的谱形。
34.与此同时，由于两个反射镜142之间具有旋转角度差，使得两个反射镜142将入射的光束分成两路，并形成两束中心波长不同的高斯光束，两束高斯光束在沿上述光路返回时会进行叠加以形成平顶光束。
35.本技术实施例提供的光学滤波单元100，通过分别设置在光纤接头110上的光纤输入端112和光纤输出端114，以及在光束输入端入射光路上依次设置的准直透镜120、透射光栅130和波长调谐模组140，在通过准直透镜120的准直作用、透射光栅130的分波作用，以及波长调谐模组140的滤波作用，以将所需的光束沿上述光路依次返回，最终通过光纤输出端114出射。在通过波长调谐模组140滤波时，通过调节反射镜142的角度就可以实现不同波长的选择功能。同时，通过将至少两个反射镜142设置有旋转角度差，就可以根据角度差的不
同实现调节带宽的目的。另外，通过至少两个反射镜142的旋转角度差，在将不同反射镜142处中心波长不同的高斯光束反射时，会在准直透镜120的作用下进行叠加以形成平顶光束。采用上述设置形式，能够实现带宽可调节的平顶型光束输出，以提升光通讯的效率。
36.如图3所示，准直透镜120的主光轴与透射光栅130所在平面具有预设夹角α。采用上述形式，能够使经过准直透镜120准直的光束经透射光栅130的衍射作用更好的实现分波的效果，避免不同波长的光束透射后叠加，有利于提升波长调谐模组140的滤波效果。
37.可以理解的，反射镜142与透射光栅130所在平面也具有预设夹角，以保证透过透射光栅130的光束最大限度的落在反射镜142的范围之内，以提升光束的利用率。
38.在本技术的可选实施例中，透射光栅130包括透明基体，以及在透明基体上并排设置的多个栅线。
39.采用上述形式，以便于通过栅线实现分波的目的。可以理解的，在实际的应用中，也可以无需采用栅线的设置形式，只要满足周期性空间结构或周期性光学性质以实现分波的目的即可。
40.如图2所示，波长调谐模组140包括支撑架144，支撑架144上还设置有多个摆动电机，摆动电机与反射镜142一一对应设置。
41.具体的，在控制反射镜142的角度偏转时，可通过摆动电机来带动反射镜142的偏转，由于每个反射镜142的偏振角度不同，需要每个反射镜142有一个摆动电机进行独立控制。其中，摆动电机为mems电机。mems电机是基于微机电系统(micro electro mechanical system，mems)技术制作而成。在与反射镜142搭配使用时，具有重量轻，体积小，易于大批量生产，生产成本较低的优点。
42.其中，mems电机可采用静电驱动、电磁驱动、压电驱动和热电驱动等形式，在实际应用中，可以根据需要灵活选用所需的驱动形式。
43.在本技术的可选实施例中，如图2所示，支撑架144上还设置有转轴146，摆动电机通过转轴146与反射镜142连接。
44.采用上述方式，就可以使反射镜142相对转轴146转动，以保证反射镜142转动时的稳定性。
45.在本技术的可选实施例中，相邻反射镜142之间的旋转角度差在0
°
至0.5
°
之间。这样一来，有利于保证有效合成平顶光型，如果相邻反射镜142在同一平面，本实施例中的0
°
位置，则无法形成平顶光束，如果旋转角度差过大，则同样无法叠加形成平顶光束。
46.在本技术的可选实施例中，转轴146与栅线平行设置。采用上述形式，有利于保证经透射光栅130分波后的光束在反射镜142的作用下出现混波的现象，有利于保证光束传输的稳定性和可靠性。
47.如图4所示，当反射镜142为两个时，两反射镜142沿光束的中线对称设置，以使在两反射镜142上形成光斑的区域相等。
48.采用上述方式，避免光束照射到无效区域，有利于提升光能的利用率，而且使叠加后的谱形更加均匀。
49.本技术实施例还公开了一种光滤波器，包括壳体，以及如前述实施例中的光学滤波单元100，光学滤波单元100设置在壳体内。该光滤波器采用较少的元器件就可以显示调谐、可调带宽和平顶光束出射的功能，而且波长调谐模组140基于mems制作时，有利于使更
加结构更加紧凑，实现小型化设计。
50.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。