DWDM窄带滤光片用高精度光学膜厚仪

　　1　引　言

　　近年以来,DWDM光通信系统中的波分复用器用窄带滤光片需求的出现,对光学薄膜产品提出了很高的要求,从某种意义上对光学镀膜技术来说是一种严峻的挑战。要求镀膜技术人员在成膜设备、膜厚监控方式、薄膜材料、成膜手段、膜系设计上作深入的研究开发,才有可能实现。而其中关键的技术是膜厚监控,膜厚监控的好坏取决于光学膜厚仪的精度,为此我们研制了用于镀制50GHz、100GHz DWDM窄带滤光片的高精度光学膜厚仪POM—W1(Hi-pre-cision Optical Thickness Monitor),下面我们将作一些简单的介绍。

　　2　DWDM窄带滤光片专用膜厚仪POM—W1

　　2.1　高精度光学膜厚仪(POM—W1)的技术规格

　　由于DWDM光通信系统中的波分复用器要求干涉滤光片的透过区带宽非常窄,100GHz滤光片的带宽为0.8nm,而50GHz滤光片的带宽仅为0.4nm,这就要求光学膜厚仪有很高的波长精度与分辨力才能监控滤光片的镀制。另外,窄带滤光片对膜厚的精度要求极高,在成膜过程中,薄膜的系统误差不能高于0.05%(nd),系统误差取决于薄膜监控系统的膜厚监控精度,这就对光学膜厚仪提出了高精度、高稳定度的要求。为此我们制定出下列的技术规格。

　　2.2　高精度光学膜厚仪(POM—W1)的概略

　　为了要达到上述的技术规格,我们在DWDM窄带滤光片用高精度光学膜厚监控系统中,采用了高稳定性强光量的光源、高透射率的多模光纤、高分辨力单色仪、高感度光电传感器、高稳定性锁相放大器、信号解析系统等。图1为DWDM窄带滤光片用高精度光学膜厚监控系统的概略示意图。

　　2.3　关键器件的选择与应用

　　由于DWDM窄带滤光片用高精度监控系统对单色仪的分辨力、信号的稳定性要求很高,这两个既是相关的又是相逆的,要提高单色仪的分辨力势必要影响信号光量的减少,光量的减少又会影响到信号的稳定性,故而如何选择、应用最佳的元器件来既保持单色仪的分辨力,又能保持系统的稳定性,将是我们的一个重要课题。

　　光源:

　　光源的强弱与稳定直接影响到最终信号的稳定,选择光量强、稳定性高的光源是十分重要的。为此我们对半导体激光(LD)、可变波长半导体激光(Tunable laser)、宽带半导体激光(ASE光源)、白色光源等进行了比较、选择,表1是各种光源的比较。经过比较我们选择了稳定性较好的白色光源。

　　单色仪:

　　为了保证波长的精度与分辨力,我们选择了焦距为500mm的单色仪,光栅的闪耀波长为1500nm。经过测定其分辨力带宽(FWHM)在0.05nm以下,图2是分辨力带宽的测定结果。为了确认分辨力我们对同一样片(100GHz窄带滤光片),用高精度光学膜厚仪(POM—W1)与惠普公司的光谱分析仪(HP71452B)进行了测定比较,其结果见图3、图4。经过比较、确认,我们所研制的单色仪的分辨力带宽是达到了设计要求。