im电竞几种常用滤波器的特性几种常用滤波器的特性 光 通 信 技 术 , , , (, ,,, ,,, , , ,， ,， ,,,， ,, ,, ,,,,, ,,,,, ( ,, ,中国无线电电子学 、电信技术类核心期刊 十 科广西 佳 技 期 刊 几种常用滤波器 的特性 冯丹 琴 盛秋 琴 陈 凯 贾宝 华 韩 军 ( , , , 南开 大 学 物 理 学院 光 电信 息科 学 系 天 津 , , , ) 摘要 特 并特 别 介 绍 了目前 的研 究热点 : 种光 纤 对 几种 滤波器 的 原理 、 性 和应 用进 行 ,研 究比较 ， 各 如 月， 光 栅 滤 波 器 及 集 成 阵 列 波 导滤 波 器 等 。 夸 滤 波 器 的 蓬 勃 发 展

　　日 它 将 在 未 来 的 光 通 信 系统 中 发 挥 越 来越 重要 的作 用 。 关键 词 滤 波器 光纤滤 波器 梳状 光 纤光栅 相 移长周 期光 纤光栅 集 成阵 列波 导光 栅 中圉 分类号 ,, , , , 文献标 识码 , , 引 言 如 要 求的波 长 响应特性 ， 图 ,所示 。这 种 器件 的光学 滤 波器是 一种 波长 选择 器件 ， 它在光 纤传感 以及 取 透 其 特性 ， 决于 光学膜 的反 射 、 射特性 。 光学 膜一般 可光纤 通 中具 有许 多重要 的应用 ， 以用于 半导 短 镀 制成截 止 ( 波或 信 系统 长 波截止 ) 滤光 片或 带通滤光 片 。体 激光 器或光 纤激 光器 的反射 腔镜和 窄带 滤波 、复用 真 薄 当前 的镀 膜技 术 结合 了材料 科 学 、 空物 理 学 、 膜 , 光 波 解复 用 器 ， 放 大 器中 的 噪声 抑 制 、 长选 择 器 波 计 可 物 理 化学 、 算 机辅 助

　　等 先进 技 术 ， 以将 多层 长转 补偿 器 以及延时 器等 。滤 波器 的研究 介 质膜干 涉滤光 器 换 器、色散 制成超 窄带 型 ，由此 可 制成 密集型 受到 了人们的普 遍关 注 。最新 的基于 发展 十分 迅速 ， 其复 用 信道 间隔 ,,,。采 用 多个 不同 波分复 用 器 im电竞官网， ,,, ,激光 二极 管 和光 纤 布 喇格光 栅 ( , 的可调 谐 , , ,) 波 长 响应 的超 窄 带滤光 器进 行 串联 便 可构 制 成 多信 非 相干 光 纤横 向滤 波 器口 以及 利 用 ,,, 技 术 的并 , 道 的 ,,, 器件 。迄今 为止 ， (, 已实用 化 的 , ,, 信 联光 纤, 基底 的 , 光学 一 ,滤 波器 ,等 结 构 更 为复 杂 ， , 道 间隔 的 , ,,, 系 统 中使用 的就 是 多 层膜 干涉 滤 性能 也更 佳 。 性能 各异 ， 滤波 器的种类 繁 多 ， 功能 也各 功 光 器 。此 滤波 器适用 于 固定信 遭 、 能较 少的 简易光 不相 同 ，它们在未 来 的光纤 通信 和传 感领 域必将 发挥 结构 简单 ， 能 稳定 ， 纤 ,,, 通信 系统 ， 性 易于应 用 。更 重 要的 作用 特性 和 应 用 , 几 种滤 波 器 的 原理 、 棱 实现 波长选 择 的方法 主要有 干涉 滤波 法 、 镜和 光栅 的色 散分光 法 、 , ,) 光纤 布喇格 光栅 (, 光谱 滤波 基 法、 集 声光 滤波法 、 成纤 维或集 成波 导滤 波法等 等 下 面 分别介 绍这些 滤 波器 (, , 干涉 膜滤 光 鹊 就 所谓 多层介 质膜 干 涉滤 波器 ， 是 高低折 射率 的 材料 以预 先设计 的 厚度 沉积在 玻璃基 片上 ，以达到 所 圉 , 多层介质 膜干 涉滤光器示 意圉 女 ,, 硕 丹 挈 ( ， ,,年 生 ( 士研 究 生 , ,, (,收 稿 , , —,, , ,年第 ,期 ,, 冯 丹 琴 盛微 琴 陈 凯 等 : 几 种常 用 滤 波 器 的 特 性 目前许 多学 者致 力 于多 层介 质膜 的特 陛的研 究 ， , ,, ,, 介 , ,, ,, , 设 计 了 低 反 射 率 的金 属一 质透 射 干 , ,？ ,?获 得 了在 远 紫外光 谱 范 围 内有 , 涉滤波 器 ， ,, ,, 有 高 反射率 的 多层 介 质膜 。在 各种设 计方 法中 ， 的设 容 且光 谱特性 良好 。 , , , 计 上 比较 简单 ， 易实 用 ， 如 ,, , , ,, , , , , , 设计 的 四分 之 一波 长多 层膜 的非 等厚 干涉 , 带通 滤波 器 。这 种滤波 器 不仅 具有 高的透 射度 、 的 高 , , , ?,, ,, 而且 生 产 技术 易于 控制 其设 计 的基本 思想 反射 率 ， 为 四分之 一 波 长多 层 膜 由两 个高 反 射的 多 层膜 中 间 两插 入 匹配层 构成 的。 个高 反射 的多层膜 叠 加合成 的 图 , 电压 引起空气隙变化 的 ,,,,全通 插膜 系重 叠 区存在 一 反射 极小 值 ， 入 匹配 层 的作用是 滤 波 器 结 构 示 意 图 消去 反射极 小值 ，即达到 反射 带 宽展宽 高 反射的 多 ,层 膜 由 , ‘ ,层低 高 折 射率 相 互交 替 的厚度 为 四分 分 之一 波 长 厚度 的介 质膜 组 成 。通 常 空 气 隙宽度 为 如之 一 中心波 长 的膜 层构成 。 果两 个高 反膜 中心波长 , ， , , 介质 膜 的 材 料是 硅 酸 氮 。通 过 加 上 不 同 ，分 别 在 一? 和 ， 时，匹配 层选 择合适 的位相 压， 的 电 介质 膜 和 衬底顶 部 构 成 的腔 镜 的 反射 率 会变 化 ， 实厚 度可 达到 中心波 长 为 。 验 时采用 的多层 介质 通 同 时 ， 过 衬底 处 的热一电致 冷 装置 可 控 制 腔 的厚 度 ,,) , , , 对应 折 射 结 构 为 ,( ,, ,( ,),( 为 玻 璃 ， 来实 现调谐 。由介质膜 和衬底 顶 部 镜 的反射 ( , , ( , , , ，, , , ,, , ; 率 为 构 成的腔 一 , , ， 一 , , ( , ) 一 , , ( , ), , 率为 , 左右 。当电压加到 介质 膜 上方 的电极 时，空 对 一 ( , 。多层 膜 分 别 为十 为 空 气 ， 应 折 射率 为 。 , , ) , 变化 为 , ( 气 隙宽度 由 , , , 介质 层 的厚度变 化 了 中 ,, ,, 一 层 ， 心 波 长 分 别 一 ? 一 , , , 和 , ,，一 ??, ,) 这 ， , , , 。 是 由于 电压能产 生静 电 力把介质 膜拉 近 , , 匹配 层 厚 度 为二 分 之 一 波 长 ， 心 波长 一 , , ,， 中 衬底，同时介 质张 力产 生线性 回复 力综 合产 生的 。当 , , 膜系对 应 阻带 范 围从 , , , 到 , , ,。, , ,。 ,, ,, 当采 空 气 隙 宽 度 为 ,,时 ，由于 硅 酸 氮对 硅 衬 底 来说 相 ,,),, , ,用 的 多层 介质 结 构 为 ,( ,( ,) 时 ，中心 当于抗 反射 涂 层 ， 所以反 射率 减 到约 , 。在衬 底 的 , ,, , , , 匹配 层 波 长 分别 ，一? 一, , , 和 ，, —, , ,， 用 ,,, , , ,, 底 部 需 要 涂 上 高 反射 率 涂 层 ， 多层 堆 ( , — , ,厚度 为 四分之 一 波长 ， ,, 中心波 长 一, , ,。膜 系对 ,; ) 能 , ,,, 时 ， 获得 大 于 , 的反 射 率 。衬底 的厚 度 ,, ,, 应 阻带 范 围从 ,, , 到 ,, ,。 , , ,, 其 决 定 自由光 谱 范 围 , ,—;, ， 中 , 为 群折 射 ( 珀, , 法布 里一 罗谐振 腔 滤波 器 若要 得到 , , ,,的 , ,， 的厚 度 为 , ,, 要 率。 ,, , 硅 ,,,。 法 珀 众所 周 知 ， 布 里一 罗谐 振 腔 对满 足 下 面 相位 可 束 减 少 色 散 损 耗 ， 通 过 大 的膨 胀 光 束 ( 腰 接 近 条 件 的 光波 可形 成 稳 定振 荡 并 输 出等 间 隔 的梳 状 被 , , 来实 现 。 , , ,) 一级 可调谐 色散 补偿 ,,,,全 通滤 形。 一 波 器 由两 根光纤 ， 个透 镜和全 通滤 波 器构成 。为 了 ， , ; ,) 一 , ,, , ,— , ， ,, : , , () 光纤要 和透 镜 同轴 。小角度 的入 更好 地耦 合反射 光 ， 此 射 角能减 少多重 反 射和偏 振损耗 。 滤 波器的频 率 依 其 中 为 相位变 化 量 ， 为光 波入 射 腔体 的入 射 角 ， 赖 的群 时延是 周期 性 的 ，当选择 的滤波周 期 和 ,,, ,为腔 体 内介质 的折 射率 ， 为整数 。为 谐振 腔长 ， 这 多 系统 的通道 间隔 相 同时 ， 通道 色 散补 偿 即能实 现 。 , ,’ , ,, , 由样 ， , ,— ,, 腔和 耦台 器 组台即 可构成 滤 波器 。 ( ,, , ,等 制 作 了 , ,为 , , , ,( , , , 且 , ,,, 偏振 不 ,可式 () 知 ， 确 当 值 取 定 后 ， 定 满 足相 位 条 件 的具 敏 感 的可调 谐 全通 滤 波 器 。该 滤波 器 利 用 了两 级 装 , 和 因此调节 这三 有 峰值透 过 率波 长 的困 素为 : 、 ,， 调 , , , ,， , ， 置 ， 谐范 围 ?, , ,, 通 带 宽 度 , ,,, 群 时 延 个 变量 就可 达到 波 目的 。 ,, , 脉动 , , 。 (( 珀, , , 腔长 调谐 的法 布 长调 谐的 里一 罗谐振腔 滤波 器 (( , , , 折射率调 谐 的法 布里 珀罗谐 振腔 滤波 器 可 .

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