可同时提取双波长的带宽可调的光波长滤波器

摘要

本发明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，本发明调谐范围内，调节各电极的电压，即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。

主权项

1.一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；以及，通过将部分叉指电极x组电压置零，可将其3dB带宽扩大为原来的倍，这样可实现对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λ₁、λ₂的波长差Δλ＝|λ₁-λ₂|，取叉指电极电压分布为$V_i=v_i\cos \left[2\mathrm{\delta L}({\lambda }_0+\frac{\mathrm{\Delta \lambda }}{2})(i-1)\right],$其中$\delta =\frac{\pi }{{\lambda }_0+\frac{\mathrm{\Delta \lambda }}{2}}(n_o-n_e)-\frac{\pi }{\Lambda }$为波长失配因子，得到了波长为的双波长输出频谱；再以相移电极电压作用，将频谱平移便可得到λ₁、λ₂处的双波长滤波；此时计算得到的相移电极电压为$V_T=\frac{2G}{\Lambda ({\Gamma }_{\mathrm{TE}}{n}_e^3{\gamma }_{33}-{\Gamma }_{\mathrm{TM}}{n}_o^3{\gamma }_{13})}(\frac{{\lambda }_1+{\lambda }_2}{2}-{\lambda }_0),$其中λ₀为相移电极未施加电压时滤波器的中心波长，L为叉指电极的重复周期，Λ为每组叉指电极的周期，n_o和n_e分别为铌酸锂晶体寻常光和非常光的折射率，γ₁₃和γ₃₃为铌酸锂晶体的电光系数，Γ_TE和Γ_TM取值在0～1，表示电场不均匀性引起的积分因子，v_i为经过其他方式加权的叉指电压分布，G为两组相移电极之间间距，i为叉指电极的第i个组数。