第35卷，第8期 2015年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35 ,No. 8 -pp2231-2235
August，2015
楔角参量对角度调谐滤光片反射特性影响的光谱学研究
俞侃，黄德修1，2，尹娟娟，包佳祺
1.华中科技大学文华学院，湖北武汉430074 2武汉光电国家实验室，湖北武汉430074
摘要三端口可调谐滤波器是全光智能交换网络和密集波分复用系统中的核心器件。其反射端口的光谱特性，尤其是反射率和信道隔离度对于滤波器的性能至关重要。角度调谐滤光片因其良好的矩形度和温度稳定性被产泛应用于三端口可调谐滤波器的制备，其反射端口的光谱特性不仅与倾斜人射角度的大小有关，而且与其非平行端面间的楔角参量有关。文章详细分析了楔角参量对非平行角度调谐滤光片的反射率及半宽的影响，仿真计算了角参量在不同极性和大小条件下角度调谐滤光片的反射光谱特性，揭示了保持适当的梗角参量和方向性可以改善倾斜人射状态下滤光片的反射光谱特性。设计并制备了梗角为0.8°的楔形角度调谐滤光片，实验证明了当保持楔角方向与倾斜人射方向相同时会严重的劣化透反射光谱的半宽和隔离度，方向相反时则可以改善反射光谱的反射率和半宽指标。通过负楔角参量的引人使得角度调谐滤光片
较之高平行度的同类器件具有更高的反射率和信道隔离度。关键词薄膜滤光片；楔角；角度调谐；反射光谱；隔离度
中图分类号：0484
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2015 )08-2231-05
度，在增加广波长调谐范围的同时能更好的应用于三端口可调谐滤波器件的设计和制备中。
在智能全光交换网络中，三端口可调谐带通滤波器由于在选择性滤波的同时，对剩余的多波长光信号则是接近无损的正常传输，因此在光波长上下路的应用中一直是研究的热点。在可调谐滤波器的应用技术中，多腔薄膜窄带滤光片由于具有低插损、高矩形度和温度不敏感的特性，因此在密集波分复用（DWDM)系统中得到了广泛的应用2。随着滤光片消偏振技术的发展，已经浦现出一批利用改变人射角度实现波长调谐的角度调谐滤光片[3-5]。以往此类器件的研究多集中于消偏振和改善透射光谱特性上，将该器件应用于智能光交换网的波长上下路，其反射端口的光谱特性也非常关键。当滤光片处于倾斜人射时，其反射光场的模斑尺寸会逐步出现展宽从而影响到滤光片反射光谱的稳定性，引起反射率和信道隔离度的务化，制约其角度人射和波长调谐范围。本文采用广模形结构薄膜滤光片的设计方法，在滤光片两端面间引入楔角参量，对倾斜入射时造成的反射光谱劣化现象进行了有效抑制。理论分析以及实验测试表明该模角结构能有效的提高薄膜滤光片在倾斜人射时的反射率和隔离
收稿日期：2013-07-24，修订日期：2014-06-18
理论分析 1
薄膜带通滤光片是利用高低折射率膜料间隔排列构成的周期性结构，其膜系结构中每层膜料的光学厚度都为四分之一参考入射波长的整数倍了。我们在之前的研究中曾设计了一种100GHz信道间隔的角度调谐滤光片。该滤光片的原型器件能通过15°以内的角度调制实现20nm的波长调谐量"]。其低折射率材料L为Si02，折射率n=1.46；高折射率材料H为Ta05，折射率为册三2.05，参考波长为1566 nm，膜系结构如式(1)所示。
(HL)2L3H4L3H2L(LH)L(HL)2L3H4L3H2L(LH)L L(HL)2L3H4L3H2L(LH)L(HL)2L3H4L3H2L(LH)
(1)
随着入射角度的增大，滤光片反射光谱特性不仅受到光程差变化的影响，同时还与反射光场的形变程度有关。而反射光场的形变除广与人射角度有关，还受到滤光片平行度的影响。对于楔形结构的薄膜滤光片，其特征在于非平行的两
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），湖北省教育厅科学研计划（B2014246)和潮北
省高等学校中青年科技创新团队计划(T201431)资助
作者简介：俞侃，1978年生，华中科技大学文华学院副教授
e-mail : onlyfish@ 126. com