第33卷，第8期 2013年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
倾斜入射楔形薄膜滤光片的透射光谱研究
俞1，黄德修1,2，尹娟娟"，包佳祺
1，华中科技大学文华学院，朔北武汉
430074
2.武汉光电国家实验室，潮北武汉430074
Vol.33,No.8,pp2290-2293
August，2013
要角度调谐薄膜滤光片因较大的波长调谐特性和良好的矩形度在密集波分复用系统中得到了广泛的
摘要
应用。在倾斜人射时薄膜滤光片透射光谱的透射率和半宽不仅受到人射角度的影响，还跟滤光片两端面间的非平行度即模角的大小有关。详细分析了模角对对滤光片透射率以及半宽的影响，发现适当的楔角和角度取向能够改善倾斜入射状态下滤光片的透射光谱特性。设计制各了模角为0.8°的模形薄膜角度调谐滤光片，实验结果证明保持该模角的方向与倾斜入射角度相同时会严重的劣化透射光谱的透射率和矩形度，方
向相反时则可以提高光谱的透射率以及矩形度，并使器件的波长调谐范围增大约10 nm。关键词
薄膜滤光片；楔角；角度调谐；倾斜入射；透射光谱
中图分类号：0484
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)08-2290-04
两端面间存在的楔角，对大角度倾斜人射时造成的光谱劣化现象进行抑制。计算以及实验结果表明该方式可以较好的提高薄膜滤光片在大角度倾斜入射时的透射率和矩形度，能使
随着密集波分复用技术在高速光通信系统中的不断发展，对可调谱光滤波器的需求量和要求也越来越高。在光滤波器中，薄膜干涉滤光片因其温度敏感性低、插入损耗较低和矩形度较高的特性，早已得到了广泛的应用"。随着薄膜滤光片消偏振技术的发展，对其使用已经改变了传统的仅用
于正入射状态的固定波长滤波，出现了。
-批利用角度调谐改
变滤波波长的可调谐薄膜滤光片[24)。但是随着人射角度的增大，其透射光场会呈现展宽的特性(5)，
，导致了滤波光谱在
矩形度和透射率上的迅速劣化，严重的制约了其波长可调谐范围。在之前的工作中，我们采用过光斑整形和聚焦的方式在一定程度上解决了该现象[6")，但是也造成了器件损耗和成本的增加。采用了一种新的设计方法，在薄膜滤光片的加
波长调谐范围增加10nm左右。
理论分析
薄膜滤光片是一种高/低折射率材料膜层相间的结构，每层薄膜材料的光学厚度都是四分之一正人射中心波长的整数倍*)，在前期工作中设计了一种信道间隔为0.8nm的四腔角度调请滤光片，通过对间隔层的优化抑制了其在倾斜人射时的偏振感性。该角度调谐薄膜滤光片能在从正人射到 15的角度调谱范围内实现约20nm的波长调谐范围()。高/ 低折射率膜料分别为Ta:O和SiOz，折射率分别为n= 2.05和m=1.46，设计的正人射中心波长在1563nm处。
工制备时适当劣化了切片的平行度，利用非平行薄膜滤光片
该滤光片的膜系结构如式(1)所示。
G/[(HL)"2L3H4L3H2L(LH)"L(HL)*2L3H4L3H2L(LH)*L(HL)*2L3H4L3H2L(LH)*L(HL)*2L3H4L3H2L(LH)"J/A
对于多腔结构的薄膜滤光片，为便于分析通常可以采用薄膜光学理论中的有效界面法进行等效简化计算()。该方法的原理是从选定膜系的最中间一层薄膜进行分离，两端的膜层依次进行等效成为一个膜层，最终整个膜系可等效为两个有效界面M，和M。对于膜系（1)，其两个有效面间的等效折射率为mm=1.82[11]
收稿日期：2012-12-17，修订日期：2013-03-04
(1)
当倾斜人射时，薄膜滤光片的透射特性会发生明显的变化。透射光谱的稳定性除了受到倾斜人射导致的光程差变化的影响外，还与透射光束输出模场的展宽程度有关。而透射模场的展宽不仅受到人射角度的影响，还与滤光片两端面间的平行度密切相关。受到当前滤光片制备工艺的限制，无法保证滤光片两端面的绝对平行，所以实际制备的薄膜滤光片
基金项目：国家自然科学基金项目(61205062)，潮北省自然科学基金项目(2012FFB02701)资助
侃，1978年生，华中科技大学文华学院副教授
作者简介：俞万方数据
e-mail; onlyfish@126. com