Полосовой оптический фильтр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р11 612535

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.12.76 (21) 2432126/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.-

G 02В 5/20

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий

8 (53) УДК 535.345.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. В. Вайслейб и В. Б. Брауде (71) Заявитель

Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича (54) ПОЛОСОВОЙ ОПТИЧЕСКИЙ ФИЛЪТР

Настоящее изобретение относится к области интегральной оптики, в частности оно может быть использовано в оконечных устройствах волоконных оптических линий связи. 5

Одними из важнейших узлов любой системы связи, в том числе и оптической, являются устройства фильтрации и разделения каналов. При использовании частотного уплотнения объединение и разделение 10 каналов осуществляются при помощи полосовых и режекторных фильтров.

В настоящее время в оптике широко используются интерференционные полосовые фильтры, состоящие из нескольких ди- 15 электрических 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 СЛр, где

Л вЂ” разность между постоянными распространения связанных волн, С вЂ” величина слабо зависящая от суммы постоянных распространения. Использование фильтров на связанны.;. 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 ари (б/Х) « 1 можно пренебречь) может излучаться в обе прилегающие к пленке среды, или в одну из них, или вообще не излучаться. Если шаг решетки Л превышает длину волны в волноводе Х„

612535 (3)

При Л(Х, и условии р 1 в (4) (5) 25 для излучения только в подложку должно выполняться условие

5 где Х, — длина волны в свободном пространстве, Хр) Хр. При этом излучение идет под углом

О, = are sin 1 —, (2) лежащим в пределах

1 к

are sin — (8, (—, п в подложке возникает волна, распространя- 20 ющаяся в направлении, противоположном направлению распространения волноводной волны

H,=arcsin — — 1 — — (6 (— are sin — . (6) 2 п

Полоса заграждения фильтра приближенно определяется соотношением 30 лл ф

Ар где L — длина решетки;

n„nu л — показатели преломления плен- 35 ки, подложки и воздуха соответственно (л = 1).

По тонкопленочному волноводу 1 распространяется широкополосный оптический сигнал, в спектре которого содержится час- 40 тота /„ требующая отфильтровки. Если шаг решетки превышает длину волны в пленочном волноводе (Л)Х,), и на частоте f, выполняется условие (1), то сигнал этой частоты будет «высвечиваться» из вол- 45 новода в направлении распространения исходной волны под углом Оь удовлетворяющем соотношениям (2) и (3) (см. фиг. 1).

При Л(Х, и условии (4) отфильтрованный сигнал распространяется в направлении, противоположном направлению распространения волны в волноводе под углом Ои удовлетворяющем соотношениям (5) и (6) (см. фиг. 2).

Поскольку дифракционныс 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 подложки И и смешения решеток

d (см. фиг. 1) .

Преимущества предлагаемого фильтра по сравнению с известными оптическими полосовыми фильтрами заключаются в возможности его использования в интегрально-оптических устройствах и весьма узкой полосе пропускания (единицы ангстрем).

Формула изобретения

Полосовой оптический фильтр, содержащий нанесенный на одну из двух параллельных граней подложки пленочный волновод, на внешней поверхности которого выполнена дифракционная решетка, отлич а ю шийся 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 Letters, vol. 24, N 4, February 1974, р р.

194 — 196.

612535 фиг.1 фиг l

Составитель В. Вантории

Корректоры: Л. Котова и Т. Добровольская

Редактор T. Колодцева

Техред А. Камышникова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 77/3 Изд. № 207 Тираж 590 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5