專利名稱：一種介質膜型密集波分復用器濾波器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種密集波分復用器濾波器，尤其涉及一種介質膜型密集波分復用器濾波器結構的改進。
背景技術：
密集波分復用器件是波分復用系統的核心部件，其特性好壞在很大程度上決定了整個系統的性能。根據制造方法不同，密集波分復用器件可分成幾種類型，介質膜型密集波分復用器是其中一種。這種類型的密集波分復用器利用多層膜的濾光作用進行復用和解復用，因此介質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的最大復用路數的重要影響因素。原則上講，密集波分復用系統允許的復用數越高，通信成本越低。因此，制作性能優良的寬帶濾波器，對于提高波分復用系統的復用數，顯得異常重要。
現有技術中，有各種方法制作的介質膜型波分復用濾波器，如《全光網絡》(張寶富等，人民郵電出版社，2000.1)公開的一種多層介質膜型波分復用器，是利用兩個折射率呈漸變型分布的棒透鏡構成一個平行光路，在平行光路的兩個1/4節距的棒透鏡之內插入分光介質膜，構成濾波器。這種濾波器為初級波分復用器，只能實現200GHZ以下的間隔寬度。在100GHZ和200GHZ波分復用濾光片結構設計中，多采用三腔濾光片。如象設計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存在波紋，即通常所說的兔子耳朵效應，同時該種設計截止波長區與通帶區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、布拉格光柵構成寬帶濾波器，布拉格光柵結構密集波分復用器目前正處于實驗室研究階段，還不能實用和產業化。然而，由于需要充分利用現有電纜減小通帶間隔，增加復用數，因此制作性能優良的波分復用器的寬帶濾波器越來越困難。
發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種可以增加通道數、寬帶且性能優良的介質膜型密集波分復用器濾波器。
本發明的技術解決方案之一是一種介質膜型密集波分復用濾波器，其結構為Sub/(HL)N1H8L(HL)8HL(HL)N2H6L(HL)9HL(HL)9H4L(HL)9HL(HL)8H2L(HL)8H0.404H1.21L/Air式中，介質膜膜層系數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構，減反射膜層材料采用了與主膜系結構相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2，這兩層進一步提高濾光片透射通帶透過率，減小插入損耗，使通帶內透射特性更加平滑。
H和L的光學厚度分別是(1/4)λ0(λ0＝1550nm)。
本發明的技術解決方案之二是一種介質膜型密集波分復用器濾波片，其結構為；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，介質膜膜層系數N3＝8～12，N4＝9～11，0.404H1.21L層為減反射膜結構，減反射膜層材料采用了與主膜系結構相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2。這兩層進一步提高濾光片透射通帶透過率，減小插入損耗，使通帶內透射特性更加平滑。
H和L的光學厚度分別是(1/4)λ0(λ0＝1550nm)。
本發明與現有技術相比具有的優點如下1.本發明結構為四腔，現有結構為三腔；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.本發明結構加入了外層減反射膜，使濾光片透過通帶平滑，消除現有結構的兔子耳朵效應。
4.通過對介質膜型密集波分復用器濾波器進行合理的結構設計，及正確地控制膜層厚度，為信道間隔為50GHz的波分復用器提供了一種性能優良的濾波器，同時降低了通信成本。
圖1為本發明實施例1的結構示意圖；圖2為本發明實施例1的特性曲線；圖3為本發明實施例2的結構示意圖；圖4為本發明實施例2的特性曲線；圖5為本發明實施例3的結構示意圖；圖6為本發明實施例3的特性曲線。
圖7為現有三腔濾光片設計光譜透過率。
具體實施例方式
本發明實施例1是一種全介質膜的帶通濾波器，其結構如圖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材料組成，較高折射率介質材料H是Ta2O5(五氧化二鉭)，其折射率nH＝2.05～2.06；較低折射率介質材料L是SiO2(二氧化硅)，其折射率nL＝1.46。H和L的光學厚度分別是(1/4)λ0，λ0是濾波器的中心波長，如λ0＝1550nm。該全介質濾波器基本上和具有介質反射膜的法布里—珀珞標準具相同，因此，對法布里—珀珞濾波器的分析也適用于全介質濾波器的情況，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。由于簡單的全介質法布里—珀珞濾光片的透射曲線并不是理想的形狀，因此設計一種結構為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，相應的密集波分復用器的信道內隔Δf＝50GHz。
該濾光片用Veeco/Ion Tech.Inc公司SPECTOR鍍膜機，采用離子束濺射技術，基片高速旋轉，轉動速度1200轉/min，膜層厚度監控用光源單色性好的激光光源，光源單色性Δλ/λ＜1/10000。光信號的信噪比優于105。所有膜層厚度采用透射方式一次監控完成。
如圖3所示，本發明實施例2亦是一個全介質帶通濾波器，其結構是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，相應的密集波分復用器的信道內隔Δf＝50GHz。
該濾光片用Veeco/Ion Tech.Inc公司SPECTOR鍍膜機，采用離子束濺射技術，基片高速旋轉，轉動速度1200轉/min，膜層厚度監控用光源單色性好的激光光源，光源單色性Δλ/λ＜1/10000。光信號的信噪比優于105。所有膜層厚度采用透射方式一次監控完成。
如圖5所示，本發明實施例3的結構為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，相應的密集波分復用器的信道內隔Δf＝50GHz。該濾光片用Veeco/Ion Tech.Inc公司SPECTOR鍍膜機，采用離子束濺射技術，基片高速旋轉，轉動速度1200轉/min，膜層厚度監控用光源單色性好的激光光源，光源單色性Δλ/λ＜1/100000。光信號的信噪比優于105。所有膜層厚度采用透射方式一次監控完成。
權利要求
1.一種介質膜型密集波分復用器濾波器，其特征在于介質膜層的結構是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構。
2.根據權利要求1所述的介質膜型密集波分復用器濾波器，其特征在于介質膜膜層系數N1＝8～11，N2＝9～11。
3.根據權利要求1所述的介質膜型密集波分復用器濾波器，其特征在于所述的減反射膜層材料采用了與主膜系結構相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2。
4.一種介質膜型密集波分復用器濾波器，其特征在于介質膜層的結構是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構。
5.根據權利要求4所述的介質膜型密集波分復用器濾波器，其特征在于介質膜膜層系數N3＝8～12，N4＝9～11。
6.根據權利要求4所述的介質膜型密集波分復用器濾波器，其特征在于所述的減反射膜層材料采用了與主膜系結構相同材料，即H是五氧化二鉭Ta2O5，L是二氧化硅SiO2。
全文摘要
一種介質膜型密集波分復用濾波器，其結構為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 優先權日2003年9月23日
發明者熊勝明 申請人:中國科學院光電技術研究所