用帶通濾光片對窄帶濾光片進行了細分,其定義與帶通濾光片相同,即這種濾光片允許光信號在特定波段通過,而偏離該波段以外的兩側的光信號被阻擋,窄帶濾光片的通帶相對窄,一般為中心波長值的5%以下。對于三端口器件,窄帶濾波器的性能直接影響到器件的性能,因此對濾波器的測試具有重要意義。
窄帶濾波器主要參數:
a.主要光學參數
中央波長、通帶寬、截止帶寬:窄帶濾波器的中心波長和 XdB帶寬定義如下圖所示,光通信中通帶帶寬一般為0.5或3 dB帶寬,截止帶寬通常為28 dB或30 dB帶寬。
峰透過率:峰值透過率是指通帶透過率的通量,上圖中 PeakIL為透過率峰值的對數表示。
截斷范圍:截斷范圍是指除通帶之外,需要截止的波長(即反射帶寬)。對窄帶濾波器,可采用前截止(截止波長小于中心波長)和后截止(截止波長大于中心波長部分)。
截斷深度:截斷深度是指在截止帶內能夠穿過光的透光率(即隔離度)。
b.薄膜光學常數
等效折射率:對稱膜系在數學上具有等效的單層膜系,其平均折射率是窄帶濾光片的等效折射率。
c.微結構表征參數
聚合度:聚集密度是指光學薄膜中固體部分體積占總體積的比例。
吸損:窄帶濾光片的吸收損耗主要來自薄膜材料的折射率消光系數和膜界面的污染,有時與基材的特性有關。在高功率器件中,全介質濾光片的吸收損耗是可以忽略的,但是對器件來說,微量的吸收會導致膜的破壞,導致器件失效。
分散損耗:散射損耗包括表面散射和體內散射,前者與界面粗糙度有關,后者主要是由于膜內折射率不均勻所致。其結果是,散射損失的反射能量和傳輸能量減小,產生雜散光,影響整個光學系統的性能。
窄帶濾波器測試:
1.主要光學參數試驗
試驗結構如下圖所示, IL、 CWL、 BW、 ISO、 Ripple等參數通過透射率和反射率曲線計算
2.等效折射率測試
根據干涉理論,窄帶濾光片的中心波長與入射角有關,只要測量不同入射角的中心波長,就可以計算出等效折射率,其中一個選擇就是測出0度和1.8度中心波長,然后再計算等效折射率
3.薄膜聚集密度試驗
因為薄膜中存在一定的孔隙,在未吸水之前,膜層內的孔隙為空氣所填充,其折射率為1;水在吸水后用水填充,水的折射率為1.33。濾光片的峰值波長移向長波,是由于孔內折射率的變化引起的,也是由于孔隙中折射率的變化,使膜層的平均折射率增大。
根據上述情況,提出了一種測試聚集密度的方法:將濾芯置于高濕環境中,使其完全吸濕,通過對比前后折射率的變化,計算出吸濕前后的聚集密度。
4.散射損失試驗
一種測量散射損失的方法是基于標量散射理論建立的總積分散射測試(TIS),該方法只測量了薄膜在4π立體角內的散射光總和,而沒有考慮散射光的方位特性和化特性。試驗結構如下圖所示:激光從入射孔進入積分球,散射光在積分球中完全反射后,能量均勻分布在積分球上。由出射孔穿過能量的部分由探測器接收,計算出總散射損失。
檢測散射損耗時,在入射光孔內放置 Filter,在測試反射散射損失的同時,將 Filter放置在出射孔處。