光濾波器概述

1、光濾波器光濾波器是用來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇的儀器，它可以從眾多的波長(zhǎng)中挑選出所需的波長(zhǎng)，而除此波長(zhǎng)以外的光將會(huì)被拒絕通過(guò)。它可以用于波長(zhǎng)選擇、光放大器的噪聲濾除、增益均衡、光復(fù)用解復(fù)用。概述概述光耦合器或者光復(fù)用器是把不同波長(zhǎng)的光復(fù)用到一根光纖中的，不同的波長(zhǎng)傳載著不同的信息。那么在接收端，要從光纖中分離出所需的波長(zhǎng)，就要用到光濾波器。[1][1]理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)籠統(tǒng)地講，凡是能夠選擇光頻的技術(shù)，原則上都可用于制造光濾波器。光濾波器基本是由以下

2、理論構(gòu)筑其理論基礎(chǔ)。角色散理論角色散理論光柵分光原理示意圖[2]由光學(xué)理論可知，光柵和三棱鏡是一種典型的角色散元件。當(dāng)多種波長(zhǎng)的混合光通過(guò)這些元件時(shí)，就會(huì)發(fā)生衍射，由于衍射角的不同，可使混合波發(fā)生分離，從而獲得單一波長(zhǎng)的光。a.光柵的分光原理光柵的分光原理于涉膜潞光器結(jié)構(gòu)示意圖[4]干涉膜的結(jié)構(gòu)如附圖所示。它由兩種折射率（n）大小不等的介質(zhì)膜交替疊加而成。其厚度為14波長(zhǎng)，通過(guò)介質(zhì)膜的不同選擇構(gòu)成長(zhǎng)波通、短波通和帶通濾波器。高折射率層反

3、射的光線其相位不會(huì)偏移，低折射率層反射的光線其相位偏移180度。通過(guò)每層薄膜界面上多次反射和透射光的線性疊加，當(dāng)光程差等于光波長(zhǎng)時(shí)，或是同相位時(shí)，多次透射光就會(huì)發(fā)生干涉，同相加強(qiáng)，形成強(qiáng)的透射光波，而反相光波相互抵消。通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)多層介質(zhì)膜系統(tǒng)，就可得到濾波性能良好的濾光片。干涉膜濾光片的每一層薄膜類似于法布里羅（FP）腔。眾所周知，法布里一泊羅腔的選頻特性是基于在腔內(nèi)形成駐波。通過(guò)腔長(zhǎng)的控制來(lái)控制諧振波的多少，當(dāng)腔長(zhǎng)很短時(shí)，只允許幾個(gè)

4、甚至于一個(gè)波存在。由于干涉膜是多層結(jié)構(gòu)，從而可以達(dá)到對(duì)多種波長(zhǎng)的選擇。M—Z干涉濾波器[5]總之，利用干涉原理，就可設(shè)計(jì)出濾波器。例如馬赫一曾德（MachZahnder，MZ）干涉結(jié)構(gòu)就可作光濾波器，如附圖所示。輸入信號(hào)光功率Pin經(jīng)第一個(gè)3dB耦合器后，等分為P1和P2兩部分。由于路程差不同，當(dāng)?shù)竭_(dá)第二個(gè)3dB耦合器時(shí)，相位差將決定合成后輸出光的強(qiáng)度。同相加強(qiáng)，反相相消。因此，只要調(diào)整光波導(dǎo)的長(zhǎng)度，便可選出所需要的波長(zhǎng)。[2]耦合模濾

5、波原理耦合模濾波原理錐光纖與微球諧振腔組成的光上下復(fù)用器[6]當(dāng)兩根單模光纖通過(guò)熔融拉錐而使其芯部很接近時(shí)，在錐形的腰部，其中一根光纖中傳輸?shù)亩嗖ㄩL(zhǎng)信號(hào)，其基模（芯模）將會(huì)通過(guò)消失場(chǎng)變?yōu)轳詈夏?。而耦合比的大小由錐形幾何尺寸分布所決定。當(dāng)某一波長(zhǎng)有較大耦合比時(shí)，就可從混合波中分離出來(lái)，從而達(dá)到光濾波作用。單模光纖方向耦合器作c光解復(fù)用器就是利用這種原理。附圖是利用耦合模理論制作的光濾波器及光的上下復(fù)用器（OADM）。當(dāng)復(fù)用光波信號(hào)從1端口