基于分布式布拉格反射鏡的多通道電磁波極化濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種濾波器，特別涉及一種基于分布式布拉格反射鏡與光柵耦合的多通道電磁波極化濾波器，屬于濾波器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在通信系統(tǒng)中，濾波器是重要部分。目前常見的濾波器一般有濾波片、光柵、Fabery-Perot標(biāo)準(zhǔn)具和原子濾波器等。其中，濾波片結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最為廣泛，但是濾波片對光入射角的要求較高，需要對光路進行精確準(zhǔn)直，而且兩個波長相近的光之間容易出現(xiàn)相互干擾，造成多波長系統(tǒng)效率很低。Fabery-Perot標(biāo)準(zhǔn)具系統(tǒng)對特定波長具有較高的濾波效果，但是系統(tǒng)復(fù)雜昂貴，對工作環(huán)境要求較高。原子濾波器需要與特定的吸收線匹配，對激光器的波長和線寬的要求較高。光柵也是一種被大量采用的濾波器元件，其是由大量等寬等間距的平行狹縫或溝道構(gòu)成。一般來說，作為電磁波濾波器使用的光柵有總槽或溝道數(shù)盡量大、光柵常數(shù)小并盡量選用高衍射級數(shù)光的要求。選用高衍射級數(shù)光的要求給光柵在濾波器領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了一定困難。Pe lleti er和Mac I eod曾討論過多峰干涉濾波片，并制備了用于汞譜線406nm和436nm的雙峰干涉濾波片。而現(xiàn)有的多峰濾波片的透射峰數(shù)密度較小，半高寬也較大，通常為lnm，峰值大小不能全部達到I。
[0003]隨著光學(xué)工程和光纖通信技術(shù)等的發(fā)展，光濾波器產(chǎn)品被應(yīng)用到各種領(lǐng)域，如波長選擇、光放大器的噪聲濾除、增益均衡、光復(fù)用和解復(fù)用等。此外，對多通道或多路光信號的并行處理，也得到發(fā)展。因此，若能實現(xiàn)同一基片上的多極窄透射峰的電磁波極化濾波功能，將非常有益于多通道或多路光信號的處理和相關(guān)器件的加工和集成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決在同一基片上實現(xiàn)多極窄透射峰的電磁波極化濾波問題，提供一種基于分布式布拉格反射鏡與表面電介質(zhì)光柵親合的多極窄透射峰的電磁波極化濾波器。本文后面，為書寫方便，將“多極窄透射峰的電磁波極化濾波器”簡稱為“多通道電磁波極化濾波器”。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種基于分布式布拉格反射鏡與表面介電光柵親合的多通道電磁波極化濾波器，包括分布式布拉格反射鏡和光柵；所述光柵位于分布式布拉格反射鏡的左表面和右表面；入射光首先由左表面光柵通過衍射分為零階和正負(fù)一階三種衍射光，接著在分布式布拉格反射鏡中傳播，最后通過右表面光柵匯合垂直射出，形成極窄多峰透射光譜。
[0007]作為優(yōu)選，所述光柵材質(zhì)為電磁波損耗小的電介質(zhì)，如GaAs。
[0008]作為優(yōu)選，所述分布式布拉格反射鏡是使用具有高低折射率差值較大的兩種材料層周期性交替組成，其周期數(shù)為n+0.5，其中η為任意整數(shù)。具體實施例中，η為20到80之間的整數(shù)。
[0009]作為優(yōu)選，若多通道電磁波極化濾波器的工作波長設(shè)定在波長λ。附近，則分布式布拉格反射鏡的每個周期中兩種材料層的厚度分別為ha= λ y4ivFPhb= λ y4nb，其*na和nb分別表示兩種材料層在中心波長處折射率。
[0010]一種基于分布式布拉格反射鏡的多通道電磁波極化濾波器的調(diào)諧方法，包括:通過控制分布式布拉格反射鏡左右表面光柵的光柵常數(shù)來控制透射峰的位置，即增大光柵常數(shù)會使透射峰位置在透射譜上向長波方向移動，反之向短波方向移動；通過控制分布式布拉格反射鏡的周期數(shù)來控制透射峰的數(shù)密度以及透射峰的半高寬；通過改變分布式布拉格反射鏡的材質(zhì)以及分布式布拉格反射鏡每層的厚度來調(diào)整濾波器的工作波長。
[0011]有益效果
[0012]對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用表面帶有光柵結(jié)構(gòu)的分布式布拉格反射鏡作為多通道極化濾波器，每個通道的電磁波在此結(jié)構(gòu)的最大透射率為I ;透射峰數(shù)密度較大，可以達到250峰/微米，半高寬也較小，可以達到0.1nm;而且可以通過調(diào)整布拉格反射鏡的層數(shù)來調(diào)整透射峰的數(shù)密度和半高寬，通過調(diào)整光柵常數(shù)調(diào)節(jié)透射峰值的位置，可以實現(xiàn)橫電電磁波和橫磁電磁波的極化透射；并且本實施例中濾波器對結(jié)構(gòu)精度的依賴較弱，15%隨機厚度漲落不會影響濾波器的主要性質(zhì)，非常有利于實際生產(chǎn)，便于小型化和集成化。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例中基于分布式布拉格反射鏡與光柵耦合的多通道電磁波極化濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明實施例中基于分布式布拉格反射鏡的多通道電磁波極化濾波器的透射譜。橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為透射率。
[0015]圖3是本發(fā)明實施例中光柵常數(shù)對橫電電磁波透射行為的影響示意圖。橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為透射率(圖中將不同光柵常數(shù)的透射譜沿縱軸排列放在一個坐標(biāo)系中)。
[0016]圖4是本發(fā)明實施例中光柵常數(shù)對橫磁電磁波透射行為的影響示意圖，橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為透射率(圖中將不同光柵常數(shù)的透射譜沿縱軸排列放在一個坐標(biāo)系中)。
[0017]圖5是本發(fā)明實施例中分布式布拉格反射鏡的周期數(shù)(20.5-80.5層)對橫電電磁波的透射光譜的影響示意圖(圖中是將不同分布式布拉格反射鏡周期數(shù)的透射譜沿縱軸排列放在一個坐標(biāo)系中)。
[0018]圖6是本發(fā)明實施例中分布式布拉格反射鏡的周期數(shù)(20.5-80.5層)對TM極化電磁波的透射光譜的影響示意圖(圖中是將不同分布式布拉格反射鏡周期數(shù)的透射譜沿縱軸排列放在一個坐標(biāo)系中)。
[0019]圖7是本發(fā)明實施例中橫電電磁波和橫磁電磁波透射譜分離示意圖。圖中實線為橫電電磁波透射譜，虛線為橫磁電磁波透射譜。
[0020]圖8是本發(fā)明實施例中有15%厚度隨機性的分布式布拉格反射鏡的透射光譜和無厚度隨機性的分布式布拉格反射鏡的橫電電磁波的透射行為的對比示意圖。實線為無厚度隨機性分布式布拉格反射鏡橫電電磁波極化電磁波的透射譜，虛線為有15 %厚度隨機性的分布式布拉格反射鏡TE極化電磁波的透射譜。
[0021]圖9是本發(fā)明實施例中有15%厚度隨機性的分布式布拉格反射鏡的透射光譜和標(biāo)準(zhǔn)的分布式布拉格反射鏡的橫磁電磁波極化電磁波的透射行為的對比示意圖。實線為無厚度隨機性分布式布拉格反射鏡橫磁電磁波極化電磁波的透射譜，虛線為有15%厚度隨機性的分布式布拉格反射鏡橫磁電磁波極化電磁波的透射譜。
【具體實施方式】
[0022]為了更好的說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖做進一步說明。具體實施例中，電介質(zhì)光柵的材料為GaAs，分布式布拉格反射鏡的材料是GaAs和AlAs。
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示為一種基于分布式布拉格反射鏡的多通道電磁波極化濾波器，包括分布式布拉格反射鏡和光柵，圖中所不為典型的分布式布拉格反射鏡，它是由GaAs (砷化鎵)層以及AlAs (砷化鋁)層周期性交替組成，具體實施例中周期數(shù)從20.5到80.5，一個周期為一層AlAs (砷化銷)和一層GaAs (砷化鎵)組成，每層厚度分別為ha= λ。/紙和!^ =λ c/4nb ( λ。為中心波長，n JP n b分別兩種夾層對中心波長的折射率)，經(jīng)過多周期生長形成圖中所不的分布式布拉格反射鏡結(jié)構(gòu)。之后，在