一種具有光譜分析功能的光濾波器及其實現方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光通信領域，具體涉及一種具有光譜分析功能的光濾波器及其實現方法。
【背景技術】
[0002]光濾波器和光譜分析儀是常用的光信號設備，隨著光通信技術的飛速發展，可調諧光濾波器更是成為光通信系統中必不可少的光學器件。
[0003]眾所周知，光濾波器與光譜分析儀都建立在光調制原理基礎上，致使光濾波技術與光譜分析技術具有相似之處。然而，現有的可調諧光濾波器都不具備光譜分析功能，因此，如果能夠在可調諧光濾波器上實現光譜分析功能，則會大大增加可調諧光濾波器的適用范圍。

【發明內容】

[0004]本發明所要解決的技術問題是如何在光濾波器上實現光譜分析功能的問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種具有光譜分析功能的光濾波器，包括光環形器、準直器陣列、偏振轉換單元、光信號擴束單元、衍射光柵、X方向第三柱透鏡、三角反射鏡、控制單元和光探測單元；
[0006]光信號從所述光環行器的第一端口輸入、第二端口輸出，經過所述準直器陣列準直，進入所述偏振轉換單元轉化為同一偏振態的光信號；再通過光信號擴束單元，將該光信號在X方向上進行擴束，并投射到所述衍射光柵上；所述衍射光柵對入射的擴束光信號按波長不同進行色散并反射至所述X方向第三柱透鏡，由所述X方向第三柱透鏡將不同波長的色散光信號射入所述三角反射鏡上；所述三角反射鏡具有驅動機構，所述控制單元控制所述驅動機構改變所述三角反射鏡的位置，使所述三角反射鏡僅反射與其位置對應波長的光信號；經所述三角反射鏡反射出的光信號依次經過所述X方向第三柱透鏡、衍射光柵、光信號擴束單元和偏振轉換單元返回到所述準直器陣列，由所述準直器陣列輸出到所述光環形器，并由所述光環形器的第三端口輸出；所述光探測單元檢測由所述光環形器的第三端口輸出的光信號的波長和光強度，并記錄得到連續的光譜圖。
[0007]在上述具有光譜分析功能的光濾波器中，所述控制單元控制所述驅動機構垂直上、下和沿X軸水平左、右改變所述三角反射鏡在特定位置，并保持該位置不變，使所述三角反射鏡僅反射與其位置對應波長的光信號，實現光濾波功能。
[0008]在上述具有光譜分析功能的光濾波器中，所述控制單元控制所述驅動機構垂直上、下和沿X軸水平左、右改變所述三角反射鏡的位置，并按預設規律連續改變位置，使所述三角反射鏡每次在其位置上僅反射唯一對應波長的光信號，實現進行光譜分析功能。
[0009]在上述具有光譜分析功能的光濾波器中，所述光信號擴束單元由X方向第一柱透鏡和X方向第二柱透鏡組成。
[0010]在上述具有光譜分析功能的光濾波器中，在所述衍射光柵與所述X方向第三柱透鏡之間設有Y方向柱透鏡陣列。
[0011]本發明還提供一種具有光譜分析功能的光濾波器的實現方法，包括以下步驟:
[0012]使光信號從光環行器的第一端口輸入、第二端口輸出后，經過準直器陣列準直，進入偏振轉換單元轉化為同一偏振態的光信號；
[0013]再將光信號通過光信號擴束單元在X方向上進行擴束，并投射到衍射光柵上；
[0014]入射衍射光柵的擴束光信號將按波長不同進行色散，并反射至X方向第三柱透鏡，由X方向第三柱透鏡將不同波長的色散光信號射入具有驅動機構的三角反射鏡上；
[0015]控制單元控制所述驅動機構改變所述三角反射鏡的位置，使所述三角反射鏡僅反射與其位置對應波長的光信號；
[0016]經所述三角反射鏡反射出的光信號依次經過所述X方向第三柱透鏡、衍射光柵、光信號擴束單元和偏振轉換單元返回到所述準直器陣列，由所述準直器陣列輸出到所述光環形器，并由所述光環形器的第三端口輸出；
[0017]光探測單元檢測由所述光環形器的第三端口輸出的光信號的波長和光強度，并記錄得到連續的光譜圖。
[0018]在上述方法中，
[0019]控制單元控制所述驅動機構垂直上、下和沿X軸水平左、右改變所述三角反射鏡在特定位置，并保持該位置不變，使所述三角反射鏡僅反射與其位置對應波長的光信號，進行光濾波；
[0020]控制單元控制所述驅動機構垂直上、下和沿X軸水平左、右改變所述三角反射鏡的位置，并按預設規律連續改變位置，使所述三角反射鏡每次在其位置上僅反射唯一對應波長的光信號，進行光譜分析。
[0021]在上述方法中，所述光信號擴束單元由X方向第一柱透鏡和X方向第二柱透鏡組成。
[0022]在上述方法中，在所述衍射光柵與所述X方向第三柱透鏡之間設有Y方向柱透鏡陣列。
[0023]本發明充分的利用光路可逆性和控制單元構造了結構簡單的光濾波器，并通過增加光探測單元和控制單元對三角反射鏡位置的規律性改變實現光濾波器具有光譜分析功能，大大增加光濾波器的適用范圍；同時，利用控制單元對三角反射鏡位置不同方向的改變，還實現了濾波器對中心波長和帶寬的調節，操作簡單、靈活，能夠滿足技術人員對光濾波器的不同要求。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明提供的一種具有光譜分析功能的光濾波器的結構圖；
[0025]圖2為本發明實現光譜分析功能時三角反光鏡的位置改變示意圖；
[0026]圖3為利用本發明光譜分析功能得到的1530nm到1570nm波長光信號的連續光譜的分析圖；
[0027]圖4為本發明實現帶寬和中心波長調節時三角反光鏡的位置改變示意圖；
[0028]圖5為本發明圖4中三角反光鏡不同位置對應的中心波長。
【具體實施方式】
[0029]下面結合說明書附圖和具體實施例對本發明做出詳細的說明。
[0030]如圖1所示，本發明提供的一種具有光譜分析功能的光濾波器，包括環形器100、準直器陣列101、偏振轉換單元102、光信號擴束單元、衍射光柵105、X方向第三柱透鏡106、三角反射鏡107、控制單元108和光探測單元109 ；
[0031]其中，光環形器100具有第一端口 a、第二端口 b和第三端口 c三個端口 ；準直器陣列101包括入射端口和出射端口。
[0032]光信號從光環行器100的第一端口 a輸入、第二端口 b輸出，從準直器陣列101的入射端口進入準直器陣列101準直，再由準直器陣列101出射端口進入偏振轉換單元102轉化為同一偏振態的光信號；然后通過光信號擴束單元，將該光信號在X方向上進行擴束，使得同一偏振態的光信號在X方向上投射在衍射光柵105上的光斑足夠大，以增加衍射光柵105的衍射效率，擴束光信號投射到衍射光柵105上；衍射光柵105對入射的擴束光信號按波長的不同進行色散，使反射的不同波長的光信號被分開；在X方向上，由衍射光柵105反射的角度發散的光信號經過X方向第三柱透鏡106，由X方向第三柱透鏡106將不同波長的色散光信號準直射入三角反射鏡107所在平面上，且不同波長的光信號聚焦在不同位置上；三角反射鏡107具有驅動機構，控制單元108控制驅動機構改變三角反射鏡107的位置，使三角反射鏡107僅接收并反射與其位置對應波長的光信號，經三角反射鏡107反射后的光依次經過X方向第三柱透鏡106、衍射光柵105、光信號擴束單元和偏振轉換單元102按原路回到準直器陣列101出射端口，由準直器陣列101的入射端口輸出到光環形器100的第二端口 b ;從第二端口 b進入光環形器100的光信號，從其第三端口 c輸出到光探測單元109 ;光探測器單元109對接收到的光信號進行光信號的波長和光強度檢測，并記錄得到連續的光譜圖。
[0033]在本發明中，當控制單元108控制所述驅動機構垂直上、下和沿X軸水平左、右改變三角反射鏡107在特定位置，使三角反射鏡107僅反射與其位置對應波長(用戶要求波長)的光信號，并保持該位置不變，實現光濾波器功能；
[0034]當控制單元108控制所述驅動機構垂直上、下和沿X軸水平左、右改變三角反射鏡107的位置，并按預設規律連續改變位置，使三角反射鏡107每次在其位置上僅反射唯一對應波長的光信號，并通過光探測單元109檢測每次反射的光信號的波長和光強度，并記錄得到連續的光譜圖，實現光譜分析功能。
[0035]下面結合實施例，具體說明本發明提供的一種具有光譜分析功能的光濾波器實現光譜分析功能的具體工作過程。
[0036]如圖2所示，在tl時刻，控制單元108控制三角形反射鏡107沿水平方向移動到特定的位置，使其僅反射一種波長的光信號到準直器陣列101出射端口，再經光環形器100進入光探測單元109，例如1530nm波長的光信號，光探測單元109接收到該波長的光信號并記錄其波長1530nm和光強度Pl ;在t2時刻，控制單元108控制三角形反射鏡107的位置，使其僅反射另一種波長的光信號，到準直器陣列101出射端口，再經光環形器100進入光探測單元109，例如1530.05nm波長的光信號，光探測單元109接收到該光信號并記錄其波長1530.05nm和光強度P2 ;以此方式，在其他時刻探測其它波長的光，持續掃描，直到在tn時刻，探測到最后一種波長的光信號的波長和光強度Pn，例如在tn時刻的光信號的波長為1570nm，如圖3所示即得到1530nm到1570nm波長光信號的連續光譜的分析圖。
[0037]本發明充分的利用光路可逆性和控制單元構造了結構簡單的光濾波器，并通過增加光探測單元109和控制單元10