一种可调谐光滤波器与光性能监测模块
【技术领域】
1.本实用新型涉及光通信领域，具体为一种可调谐光滤波器与光性能监测模块。
背景技术：
2.可调谐光滤波器是现代智能光网络中的重要器件,它的研究和发展对灵活选择和动态监测光通道具有十分重要的意义，现有可调谐光滤波器难以实现多通道的同时的滤波功能以及光性能监测功能，并且通常光路复杂，成本较高。
技术实现要素：
3.本实用新型要解决的技术问题是如何实现多通道的可调谐滤波。
4.为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
5.第一方面，一种可调谐光滤波器，包括：光纤阵列组件1、第一透镜2、光栅3、第二透镜4、第三透镜5和微机电反射镜6，其中：
6.所述光纤阵列组件1包括多个接收光纤11和多个出射光纤12，其中所述接收光纤11的数量和所述出射光纤12的数量相同；
7.所述光纤阵列组件1、所述第一透镜2、所述光栅3、所述第二透镜4、所述第三透镜5和所述微机电反射镜6沿光路依次设置；
8.所述出射光纤12用于向所述第一透镜2发射光信号；所述第一透镜2用于将光信号由发散光转为平行光，并传输至所述光栅3；所述光栅3用于将光信号分解为不同衍射角的平行光，并传输至所述第二透镜4；
9.所述第二透镜4用于将光信号由平行光转为聚焦光并被所述第三透镜5接收；所述第三透镜5用于将所述光信号由聚焦光转为平行光后供所述微机电反射镜6接收；所述微机电反射镜6用于将预设衍射角的光信号反射至相应的接收光纤11，以实现可调谐滤波；所述接收光纤11用于接收光信号。
10.优选的，所述微机电反射镜6的反射镜转角设置有预设角度的转角范围，用于将预设衍射角的光信号反射回所述第三透镜5。
11.优选的，所述微机电反射镜6设置于所述第三透镜5的焦点位置，且所述微机电反射镜6的法线与所述第三透镜5的光轴之间的角度差在预设的范围内。
12.优选的，所述出射光纤12与其所对应的所述接收光纤11于所述第一透镜2的光轴两侧对称设置。
13.优选的，所述第三透镜5同所述第二透镜4光轴相重合，并且所述第三透镜5设置于所述第二透镜4焦点位置的后方；
14.所述第三透镜5用于减小光信号的光斑大小，从而使第三透镜5处光信号的光斑大小同所述微机电反射镜6的大小适配。
15.第二方面，一种光性能监测模块，包括多个探测单元7和所述的可调谐光滤波器，其中：
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。
35.此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
36.实施例1:
37.本实用新型实施例1提出了一种可调谐光滤波器，如图1所示，包括：光纤阵列组件1、第一透镜2、光栅3、第二透镜4、第三透镜5和微机电反射镜6，其中：
38.所述光纤阵列组件1包括多个接收光纤11和多个出射光纤12，其中所述接收光纤11的数量和所述出射光纤12的数量相同。其中，所述接收光纤11和出射光纤12均为同种光纤。
39.其中，所述多个接收光纤11和多个出射光纤12指代所述接收光纤11和所述出射光纤12的数量均大于1。
40.如图1所示，所述光纤阵列组件1、所述第一透镜2、所述光栅3、所述第二透镜4、所述第三透镜5和所述微机电反射镜6沿光路依次设置；其中，所述微机电反射镜6为设置于微机电系统上的反射镜。
41.在实际使用中，每个所述出射光纤12用于接收光信号，所述出射光纤12用于向所述第一透镜2发射光信号；所述第一透镜2用于将光信号由发散光转为平行光，并传输至所述光栅3；所述光栅3用于将光信号分解为不同衍射角的平行光，并传输至所述第二透镜4。
42.所述第二透镜4用于将光信号由平行光转为聚焦光并被所述第三透镜5接收；所述第三透镜5用于将所述光信号由聚焦光转为平行光后供所述微机电反射镜6接收；所述微机电反射镜6用于将预设衍射角的光信号反射至相应的接收光纤11，以实现可调谐滤波；所述接收光纤11用于接收光信号。
43.本实施例中，通过光纤阵列组件1中的多个出射光纤出射光信号，通过透镜将光信号进行准直，通过光栅将准直后的光信号分解成不同衍射角度的光信号，经过微机电反射镜6将预设衍射角度的光信号进行反射，反射回光纤阵列组件1中对应的接收光纤11，从而实现多通道的可调谐滤波，并且在透镜的容差范围内，所述光纤阵列可以持续扩展。
44.所述微机电反射镜6的反射镜转角设置有预设角度的转角范围，用于将预设衍射角的光信号反射回所述第三透镜5；其中，所述预设角度由本领域技术人员根据实际情况自行进行设定，所有适用于本实施例的预设角度设定均应在本实施例的保护范围内。
45.本实施例中，所述光纤阵列组件1用于宽波长范围光源的输入以及滤波后光信号的输出，当光信号从所述光纤阵列组件1的出射光纤12出射时，为发散光；所述光栅3为利用多缝衍射原理使得光发生色散的光学元件，用于将输入的宽波长范围平行光分解为按不同衍射角出射的不同波长的平行光。
46.如图2所示，图2中虚线为透镜的光轴，所述出射光纤12与其所对应的所述接收光纤11于所述第一透镜2的光轴两侧对称设置，即，一个出射光纤12对应一个接收光纤11，反射光与入射光在垂直方向对称，反射光的光路与入射光的光路相对于所述第一透镜2的光轴对称，实现了信号光的可调谐滤波。以图2为例，更靠近光轴的出射光纤12所发射的光信号，经过光路后被返回至更靠近光轴的接收光纤11。将发射光路和接收光路的光路径隔开，
可以避免串扰，而且光纤阵列可持续扩展，只要在透镜的像差容限范围内，可在垂直方向围绕光轴上下对称紧密排列2n根光纤。
47.此外，光纤阵列组件1中光纤上下紧密排列，不同光纤之间的间距即为光纤直径，光纤直径一般约为125um，光纤的纤芯直径一般约为8～10um，
48.为了实现反射光的光路与入射光的光路相对于所述第一透镜2的光轴对称，所述微机电反射镜6设置于所述第三透镜5的焦点位置，且所述微机电反射镜6的法线与所述第三透镜5的光轴之间的角度差在预设的范围内。其中，预设的范围可以依据实际情况而定，在此不做具体限定，保证反射光的光路与入射光的光路相对于所述第一透镜2的光轴对称。
49.所述出射光纤12与其所对应的接收光纤11于所述第一透镜2的光轴两侧对称设置，在微机电反射镜6的法线与第三透镜5的光轴相重合的情况下，光信号入射在微机电反射镜6上的入射角同反射光的反射角相同，能够保证出射光纤12发射的光信号在经过微机电反射镜6反射后，反射光能与对应的接收光纤11相耦合；但考虑到实际使用时微机电反射镜6会发生转动来调整预设衍射角的光信号进行反射，微机电反射镜6的法线与第三透镜5的光轴之间会发生偏离，但由于微机电反射镜6的转动角度非常小，而反射光自身光斑有一定大小，即使微机电反射镜6进行转动，反射光凭借自身光斑大小依然能同接收光纤11相耦合。
50.在本实施例中，所述第三透镜5同所述第二透镜4光轴相重合，并且所述第三透镜5设置于所述第二透镜4焦点位置的后方。
51.所述第三透镜5用于减小光信号的光斑大小，从而使第三透镜5处光信号的光斑大小同所述微机电反射镜6的大小适配。
52.本实施例中所使用的微机电反射镜6大小较小，而从第二透镜4出射的光信号的光斑较大，无法与微机电反射镜6相对应，需要将从第二透镜4出射的光信号的光斑进行缩小，直到微机电反射镜6接收全部的光信号；因此将第三透镜5设置于所述第二透镜4焦点位置的后方的位置，此时光信号在聚焦后在此变大，但相比于第二透镜4出射的光斑来说大小更小，保证经过第三透镜5的准直后光斑同微机电反射镜6的大小适配。
53.实施例2:
54.本实用新型实施例2在实施例1的基础上，提供一种光性能监测模块，如图3所示，包括多个探测单元7和实施例1中的可调谐光滤波器，其中：
55.每个所述探测单元7同对应的所述接收光纤11连接，所述探测单元7用于将接收光纤11接收到的光信号转为电信号进行光性能监测。
56.其中，所述多个探测单元7指代所述探测单元7的数量大于1。
57.本实施例中，所述探测单元7为光电二极管，所述光电二极管是由pn结组成的半导体芯片器件，用于对预设波长的光信号进行接收并将接收的光信号的光功率转换为电流，从而后续用于进行光性能监控。
58.在多个出射光纤12出射光信号并进行可调谐滤波的同时，多个探测单元7进行光性能检测。
59.关于可调谐光滤波器的具体结构可以参照前述实施例1，在此不再赘述。
60.本实施例的光性能监测模块，不仅可以实现可调谐光滤波，还可以对光性能进行监测，具有结构简单紧凑，成本低等优点。
61.实施例3:
62.本实用新型实施例2在实施例1的基础上，提供另一种光性能监测模块，区别于实施例2，本实施例在每根光纤后再各增加1个环形器，理论上可实现2n个通道的同时滤波及光性能监控功能，光路简单高效，且成本较低。
63.如图3所示，所述光性能监测模块还包括多个环形器8，所述多个环形器8指代所述环形器的数量大于1，其中：所述环形器包括第一端口81、第二端口82和第三端口83，一部分所述环形器的所述第一端口81同对应的接收光纤11连接，另一部分所述环形器的所述第一端口81同对应的出射光纤12连接。所述第二端口82同所述探测单元7相接，所述第三端口83同光源相接。其中，从第三端口83接收的光信号会从第一端口81输出，从第一端口81接收的光信号会从第二端口82输出。
64.具体地，当所述第一端口81与所述接收光纤11连接时，所述第一端口81用于接收反射光信号并传输至相应的环形器8，所述环形器8用于通过其第二端口82将反射光信号传输至所述探测单元7。
65.本实施例中，所述探测单元7可以为光电二极管，所述光电二极管是由pn结组成的半导体芯片器件，用于对预设波长的光信号的进行接收并将接收的光信号的光功率转换为电流，从而后续用于实现光性能监控。
66.当所述第一端口81与所述出射光纤12连接时，所述环形器8用于通过其第三端口83接收来自所述光源的光信号，并传输至所述第一端口81，所述第一端口81用于将光信号通过所述出射光纤12出射至所述第一透镜2，按照实施例1的光路设计将光信号传输给微机电反射镜6，由微机电反射镜6对光信号进行反射得到反射光，反射光沿着与入射光对称的光路传输，直至到达接收光纤11。
67.本实施例相比实施例2，同样在光纤阵列组件1中设置有多个光纤，但实施例1中每个光纤通道功能固定，接收光纤11和出射光纤12各自同光源或探测单元7对应相接后，无法进行复用，只能进行出射或者接收当中的一个功能，而本实施例则由环形器8进行接收与输入的分流，光纤可以同时进行出射与接收的两种功能，实现了通道的2倍扩展。
68.本实施例中所有光纤均接有环形器8，环形器8再分别与探测单元7和光源相接，从光纤接收到的光信号发送至探测单元7进行光性能监测，将光源输出的光信号从光纤发出完成滤波，因此本实施例的光纤既可以作为光信号的输入端，也可以作为通道的输出端，能够进行复用且不会相互干扰，在相同的光纤占用空间中实现2倍的通道扩展，并且光路简单高效，成本更低。
69.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。