Полосовой оптический фильтр Советский патент 1979 года по МПК G02B5/20 

I

Настоящее изобретение относится к области интегральной оптики, в частности оно может быть использовано в оконечных устройствах волоконных оптических линий связи.

Одними из важнейших узлов любой системы связи, в том числе и оптической, являются устройства фильтрации и разделения каналов. При использовании частотного уплотпеиия объединение и разделение каналов осуществляются при помощи полосовых и режекторных фильтров.

В настоящее время в оптике щироко используются интерференционные полосовые фильтры, состоящие из нескольких диэлектрических слоев с чередующимися значениями показателей преломления 1, 2. Однако несмотря на то, что технология изготовления таких фильтров хорошо разработана, для целей оптической связи они представляют ограниченный интерес как ввиду недостаточной узкополосности, так и вследствие невозможности создания интерференционных фильтров с апертурой порядка длины световой волны, что необходимо В волоконных линиях связи.

в прототипе настоящего изобретения 3 основой фильтра является дифракционная решетка, расположенная на поверхности

пленочного волновода, нанесенного на стеклянную подложку.

Коэффициент передачи таких фильтров описывается функцией типа COS СДр, где

Др - разность между постоянными распространения связанных волн, С - величина слабо зависящая от суммы постоянных распространения. Испо.чьзованпе фильтров на связанных волнах в системах связи в

значительной степени ограничено сильной неравномерностью их амплитудно-частотной характеристики.

Цель изобретения - изменение полосы пропускания фильтра.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого фильтра; на фиг. 2 - схема фильтра, использующего обратное распространение отфильтрованной волны. Фильтр по настоящему изобретению содержит: тонкопленочные волноводы 1 и 2, нанесенные на общую подложку 3 толщиной Н.

Анализ показывает, что дифракционная волна первого порядка (волнами высших

порядков ори (б/А,)С1 можно пренебречь) может излучаться в обе прилегающие к пленке среды, или в одну из них, или вообще не излучаться. Если шаг решетки Л превыщает длину волны в волноводе Ав, для излучения только в подложку должно выполняться yCviOBHe п.( где Ко - длина волны в свободном пространстве, КоЖ,. При этом излучение идет под углом 8, arc sin Г (l- , I V А yj лежащим в пределах 1 arc sin - Q, - . л, 2 При ,в и условии п. в подложке возникает волна, распространяющаяся в направлении, противоположном направлению распространения волноводной волны e,; arcsin (5) 1«1Хв V лЛ -Y e -arcsin.(6) Полоса заграждения фильтра приближенно Определяется соотношением дх л где L- длина рещетки; По, п, Л2 - показатели преломления плеики, подложки и воздуха соответственно (п). По тонкопленочному волноводу 1 распространяется широкополосный оптический сигнал, в спектре которого содержится частота /о, требующая отфильтровки. Если шаг рещетки превышает длину волны в иленочном волноводе (), и на частоте /о выполняется условие (1), то сигнал этой частоты будет «высвечиваться из волновода в направлении распространения исходной волны иод углом 9i, удовлетворяющем соотношениям (2) и (3) (см. фиг. i). При и условии (4) отфильтрованный сигнал распространяется в направлении, противоположном направлению распространения волны в волноводе -под углом вь удовлетворяюп ем соотношениям (5) и (6) (см. фиг. 2). Поскольку дифракиионные волны разных частот излучаются под различными углами, изменение рабочей частоты фильтра в пределах полосы, определенной уравнениями (1) или (4), достигается изменением геометрических параметров фильтра - толщины иодложки Я и смещения решеток d (см. фиг. 1). Преимущества иредлагаемого фильтра по сравнению с известными оитическими полосовыми фильтрами заключаются ввозможности его использования в интегрально-оптических устройствах и весьма узкой иолосе пропускания (единииы ангстрем). Формула изобретения Полосовой оптический фильтр, содержащий нанесенный на одну из двух параллельных граней подложки пленочный волновод, на внешней поверхности которого выполнена дифракционная решетка, отличающийся тем, что, с целью сужения полосы пропускания фильтра, на противоположную грань подложки нанесен второй пленочный волновод, на внешней поверхности которого выполнена дифракционная решетка, смещенная относительно дифракционной решетки первого волновода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 266265, G 02 В 5/28, 1970. 2.Борисевич Н. И. и др. Инфракрасные фильтры, Минск, 1971, гл. 4. 3.D. Flanders и др. Applied Physic Leters, vol. 24, N 4, February 1974, p. p. 194-196.