專利名稱：一種介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密集波分復(fù)用器濾波器，尤其涉及一種介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
密集波分復(fù)用器件是波分復(fù)用系統(tǒng)的核心部件，其特性好壞在很大程度上決定了整個系統(tǒng)的性能。根據(jù)制造方法不同，密集波分復(fù)用器件可分成幾種類型，介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器是其中一種。這種類型的密集波分復(fù)用器利用多層膜的濾光作用進(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用，因此介質(zhì)薄膜濾波器是其最基本的元件。濾波器的通帶和阻帶寬度決定了復(fù)用信道的波長范圍，即影響最小通道間隔，而最小通道間隔是決定密集波分系統(tǒng)的最大復(fù)用路數(shù)的重要影響因素。原則上講，密集波分復(fù)用系統(tǒng)允許的復(fù)用數(shù)越高，通信成本越低。因此，制作性能優(yōu)良的寬帶濾波器，對于提高波分復(fù)用系統(tǒng)的復(fù)用數(shù)，顯得異常重要。
現(xiàn)有技術(shù)中，有各種方法制作的介質(zhì)膜型波分復(fù)用濾波器，如《全光網(wǎng)絡(luò)》(張寶富等，人民郵電出版社，2000.1)公開的一種多層介質(zhì)膜型波分復(fù)用器，是利用兩個折射率呈漸變型分布的棒透鏡構(gòu)成一個平行光路，在平行光路的兩個1/4節(jié)距的棒透鏡之內(nèi)插入分光介質(zhì)膜，構(gòu)成濾波器。這種濾波器為初級波分復(fù)用器，只能實現(xiàn)200GHZ以下的間隔寬度。在100GHZ和200GHZ波分復(fù)用濾光片結(jié)構(gòu)設(shè)計中，多采用三腔濾光片。如象設(shè)計Sub/(HL)6H6L(HL)144L(LH)146L(HL)6H/air，光譜特性件附圖7。其光譜濾光通帶范圍內(nèi)存在波紋，即通常所說的兔子耳朵效應(yīng)，同時該種設(shè)計截止波長區(qū)與通帶區(qū)的過渡部分陡度不夠，影響不同信號隔離度(存在信號串繞)。另外，亦可以利用光周期光柵、布拉格光柵構(gòu)成寬帶濾波器，布拉格光柵結(jié)構(gòu)密集波分復(fù)用器目前正處于實驗室研究階段，還不能實用和產(chǎn)業(yè)化。然而，由于需要充分利用現(xiàn)有電纜減小通帶間隔，增加復(fù)用數(shù)，因此制作性能優(yōu)良的波分復(fù)用器的寬帶濾波器越來越困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以增加通道數(shù)、寬帶且性能優(yōu)良的介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案之一是一種介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用濾波器，其結(jié)構(gòu)為Sub/(HL)N1H8L(HL)8HL(HL)N2H6L(HL)9HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air式中，介質(zhì)膜膜層系數(shù)N1＝8～11，N2＝9～11，H是Ta2O5(五氧化二鉭)，L是SiO2(二氧化硅)，0.404H1.21L為靠空氣一端加有的減反射膜層結(jié)構(gòu)，減反射膜層材料采用了與主膜系結(jié)構(gòu)相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2，這兩層進(jìn)一步提高濾光片透射通帶透過率，減小插入損耗，使通帶內(nèi)透射特性更加平滑。
H和L的光學(xué)厚度分別是(1/4)λ0(λ0＝1550nm)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案之二是一種介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波片，其結(jié)構(gòu)為；Sub/(HL)N3H6L(HL)8HL(HL)9H6L(HL)N4HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air式中，H是Ta2O5(五氧化二鉭)，L是SiO2(二氧化硅)，其中，介質(zhì)膜膜層系數(shù)N3＝8～12，N4＝9～11，0.404H1.21L層為減反射膜結(jié)構(gòu)，減反射膜層材料采用了與主膜系結(jié)構(gòu)相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2。這兩層進(jìn)一步提高濾光片透射通帶透過率，減小插入損耗，使通帶內(nèi)透射特性更加平滑。
H和L的光學(xué)厚度分別是(1/4)λ0(λ0＝1550nm)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點如下1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)為四腔，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)為三腔；2.四腔濾光片具有更好的濾波通帶的矩形，提高了通帶效果，降低了插入損耗；3.本發(fā)明結(jié)構(gòu)加入了外層減反射膜，使濾光片透過通帶平滑，消除現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的兔子耳朵效應(yīng)。
4.通過對介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，及正確地控制膜層厚度，為信道間隔為50GHz的波分復(fù)用器提供了一種性能優(yōu)良的濾波器，同時降低了通信成本。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例1的特性曲線；圖3為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例2的特性曲線；圖5為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例3的特性曲線。
圖7為現(xiàn)有三腔濾光片設(shè)計光譜透過率。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例1是一種全介質(zhì)膜的帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該濾波器交替由較高折射率和較低折射率的兩種介質(zhì)材料組成，較高折射率介質(zhì)材料H是Ta2O5(五氧化二鉭)，其折射率nH＝2.05～2.06；較低折射率介質(zhì)材料L是SiO2(二氧化硅)，其折射率nL＝1.46。H和L的光學(xué)厚度分別是(1/4)λ0，λ0是濾波器的中心波長，如λ0＝1550nm。該全介質(zhì)濾波器基本上和具有介質(zhì)反射膜的法布里—珀珞標(biāo)準(zhǔn)具相同，因此，對法布里—珀珞濾波器的分析也適用于全介質(zhì)濾波器的情況，故利用法布里—珀珞濾波器特性分析公式計算出信道間隔和通帶半寬度。由于簡單的全介質(zhì)法布里—珀珞濾光片的透射曲線并不是理想的形狀，因此設(shè)計一種結(jié)構(gòu)為Sub/(HL)8H8L(HL)8HL(HL)9H6L(HL)9HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air的全介質(zhì)膜濾波器，其中H是Ta2O5(五氧化二鉭)，L是SiO2(二氧化硅)，N1＝8，N2＝9，通過正確控制膜層厚度，最后得到所希望的特性曲線如圖2所示，其通帶半寬度2Δλ＝0.72nm，相應(yīng)的密集波分復(fù)用器的信道內(nèi)隔Δf＝50GHz。
該濾光片用Veeco/Ion Tech.Inc公司SPECTOR鍍膜機(jī)，采用離子束濺射技術(shù)，基片高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動速度1200轉(zhuǎn)/min，膜層厚度監(jiān)控用光源單色性好的激光光源，光源單色性Δλ/λ＜1/10000。光信號的信噪比優(yōu)于105。所有膜層厚度采用透射方式一次監(jiān)控完成。
如圖3所示，本發(fā)明實施例2亦是一個全介質(zhì)帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)是Sub/(HL)11H8L(HL)8HL(HL)9H6L(HL)9HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air式中，H是Ta2O5(五氧化二鉭)，L是SiO2(二氧化硅)，N1＝11，N2＝9，H和L分別具有(1/4)λ0的光學(xué)厚度，λ0是濾波器的中心波長，λ0＝1550nm。濾波器的特性曲線如圖4所示，其通帶半寬度2Δλ＝0.72nm，相應(yīng)的密集波分復(fù)用器的信道內(nèi)隔Δf＝50GHz。
該濾光片用Veeco/Ion Tech.Inc公司SPECTOR鍍膜機(jī)，采用離子束濺射技術(shù)，基片高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動速度1200轉(zhuǎn)/min，膜層厚度監(jiān)控用光源單色性好的激光光源，光源單色性Δλ/λ＜1/10000。光信號的信噪比優(yōu)于105。所有膜層厚度采用透射方式一次監(jiān)控完成。
如圖5所示，本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)為Sub/(HL)8H6L(HL)8HL(HL)9H6L(HL)9HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air式中，H是Ta2O5(五氧化二鉭)，N1＝8，N2＝9濾波器，L是SiO2(二氧化硅)，H和L的光學(xué)厚度分別是(1/4)λ0，λ0是濾波器的中心波長，濾波器的特性曲線如圖6所示，通帶半寬度2Δλ＝0.72nm，相應(yīng)的密集波分復(fù)用器的信道內(nèi)隔Δf＝50GHz。該濾光片用Veeco/Ion Tech.Inc公司SPECTOR鍍膜機(jī)，采用離子束濺射技術(shù)，基片高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動速度1200轉(zhuǎn)/min，膜層厚度監(jiān)控用光源單色性好的激光光源，光源單色性Δλ/λ＜1/100000。光信號的信噪比優(yōu)于105。所有膜層厚度采用透射方式一次監(jiān)控完成。
權(quán)利要求
1.一種介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器，其特征在于介質(zhì)膜層的結(jié)構(gòu)是Sub/(HL)N1H8L(HL)8HL(HL)N2H6L(HL)9HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air式中，H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2，0.404H1.21L為靠空氣一端加有的減反射膜層結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器，其特征在于介質(zhì)膜膜層系數(shù)N1＝8～11，N2＝9～11。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器，其特征在于所述的減反射膜層材料采用了與主膜系結(jié)構(gòu)相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2。
4.一種介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器，其特征在于介質(zhì)膜層的結(jié)構(gòu)是Sub/(HL)N3H6L(HL)8HL(HL)9H6L(HL)N4HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air式中，H是Ta2O5五氧化二鉭，L是SiO2二氧化硅，0.404H1.21L為靠空氣一端加有的減反射膜層結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器，其特征在于介質(zhì)膜膜層系數(shù)N3＝8～12，N4＝9～11。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用器濾波器，其特征在于所述的減反射膜層材料采用了與主膜系結(jié)構(gòu)相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2。
全文摘要
一種介質(zhì)膜型密集波分復(fù)用濾波器，其結(jié)構(gòu)為Sub/(HL)
文檔編號H04J14/02GK1601949SQ0315749
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月23日
發(fā)明者熊勝明 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所