摘要

在本案例中，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種帶寬窄、通帶波紋小、截止帶透射隔離度高的全介質(zhì)窄帶濾光片。該濾光片能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的信號(hào)分離，有效抑制雜散光干擾，從而顯著提升系統(tǒng)的信噪比與整體光學(xué)性能，適用于高要求的光通信場(chǎng)景。

應(yīng)用場(chǎng)景

光通信窄帶濾光片需要實(shí)現(xiàn)某一特定波長(zhǎng)的信號(hào)傳輸并且強(qiáng)烈抑制相鄰波長(zhǎng)的干擾。本案例中通過(guò)合理的初始結(jié)構(gòu)生成，以及進(jìn)一步優(yōu)化層厚度，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)在1304.58nm，帶寬2.2nm，通帶最大插入損耗小于0.2dB，1260-1301.38nm以及1307.78-1360nm為反射帶，反射帶的反射隔離度大于27dB。

設(shè)計(jì)結(jié)果

  

設(shè)計(jì)結(jié)果如圖所示，通帶內(nèi)的最大插入損耗小于 0.2 dB，兩側(cè)反射帶的隔離度也優(yōu)于 27 dB，整體性能滿足設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)流程

   

窄帶濾波片屬于帶通濾波片的一種，由于單腔窄帶濾光片的光譜成一三角形，因此有一半能量無(wú)法透射而浪費(fèi)掉，且過(guò)度帶的斜率不夠陡峭，應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中會(huì)造成串?dāng)_。因此本案例采用多腔法布里-珀羅型窄帶濾光片結(jié)構(gòu)：Air | (F-P型濾光片)^5| K9。具體膜系公式如下：

HLHLHLHLHLH     LL HLHLHLHLHLHL

HLHLHLHLHLHLH LL HLHLHLHLHLHLHL

HLHLHLHLHLHLH LL HLHLHLHLHLHLHL

HLHLHLHLHLHLH LL HLHLHLHLHLHLHL

HLHLHLHLHLH      LL HLHLHLHLHL1.245H1.456L 

初始結(jié)構(gòu) Air | (F-P型濾光片)^5 | Glass 使用Formula工具生成。

關(guān)于公式工具的更多信息:  Tutorial: Formula Tool

從左側(cè)光譜圖可以看出，初始結(jié)構(gòu)的透射帶呈兔耳朵狀，中心出現(xiàn)了透射率下降的波紋，這是由于腔數(shù)太多造成的。接下來(lái)需要借助優(yōu)化工具進(jìn)一步優(yōu)化。

采用單純形算法優(yōu)化各層膜厚，目標(biāo)是在 1303.48-1306.58nm 波段、0° 入射條件下最大化透射率。關(guān)于優(yōu)化的更多信息:  Tutorial: Optimization Workflow

通過(guò)優(yōu)化獲得了滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)果。