用于dwdm系统可调谐光滤波器的设计

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1、第17卷增刊2006年6月光电子·激辨JournalofOptoelectronics·Laser用于DWDM系统可调谐光滤波器的设计郭丽，唐棣芳(上海交通大学)摘要：本文根据DWDM系统对光滤波器的要求，分析了可调谐F—P(法布里一珀罗)光滤波器的工作原理及性能特点，并进行了仿真。论文重点对可调谐F—P光滤波器进行了优化设计。关键词：可调谐光滤波器；F--P谐振腔Abstract：ThisarticleanylisisesthePrinciplesandcharacteristicofthetunableF—Pfilterinaccordancewit

2、hlcmandforlightfilteroftheDenseWavelengthDivisionMultiplexedsystem，anditgivesemulation．ThisarticleemphasizesontheOptimizingdesigningofthetunableF—Pfilter．Keywords：TunableF—Pfilter；TunableF—Presonator1前言可调谐光滤波器是实现波分复用的重要器件，它被用来在不同的光通道中动态的分配波长信号，或在接受端对波长进行选择滤波。另外，由于网络对光源的苛刻要求，激光器的单

3、频输出真正的自适应路由和波长分配，还必须考虑光通道上的业务流量，根据使用情况按照相应算法增加／减少信道数据速度。纵上所述，光滤波器的性能会影响到整个网络的运行情况，成为了新一代的光纤通信中至关重要的一环。我们将具体介绍法布里一珀罗(F—P)可调谐光滤波器的性能及其优化的设计。2DWDM系统对F—P滤波器参数的要求F—P滤波器用作波分复用系统的解复用器，对于F～P腔的几个参数是有相应的要求的。1、自由谱域FSR必须大于多信道复用信号的总的频谱宽度，以防止产生信号的混迭，造成收信的混乱。ITU_T关于波分复用系统的波长安排的建议中规定：以基准1925．500

4、THz安排的波长范围是1530．33nm(195．900THz)～1565．50(191．500THz)，所以自由谱域FSR需大于4，400THz。2、3dB带宽△F必须较小。在DWDM系统中，要求在一个自由谱域FSR中容纳尽可能多的信道，即要求信道的间距小，而且不能有串扰效应。一般要求信道问距小于1nm，甚至是几十个GHz。这两个要求综合起来，也就是要求精细度F必须提高。在十分稳定的情况下，F—P腔滤波器可以使信道复用数达到N—F／6．4。但是，从前面的分析可以知道精细度F的提高要受到反射率R的限制，因此一般只能达到100左右。3F-P(法布里一珀罗)

5、可调谐光滤波器的结构F—P可调谐光滤波器是根据法布里一珀罗干涉原理制成的，输入光纤的两个端面被抛光，镀银，形成两个透镜。分别装在两个活动支架上。两个端面向对放置，中问有一缝隙。如图1所示。调节缝隙的大小就可以调节滤波器的通频带。一般采用压电陶瓷对活动支架进行微调，300—500伏的电压可使陶瓷产生所需的变形量。通频的光能经半反射镜进入输出光纤。图1法布里珀罗滤波器法布里一珀罗滤波器输出的光谱呈梳状，且是具有周期分布的多谱线。法布里一珀罗可调谐滤波器是一种无源器件。他的带宽可以做得十分窄，即具有很高的分辨率，可以小于0．01nm。但是，缺点是调谐的速度较慢

6、，大约是1ms。最近，这种滤波器得到了改进。方法是：在光纤缝隙中添入液晶(1iquidCrystal)。原因增刊郭丽等：用于DWDM系统可调道堂鎏迪矍盟塑盐是液晶的折射率在通电后能迅速的改变。改进后的滤波器调谐时间可缩短到10US，可调谐范围为80nm，波长分辨率为0．05—10nm。而且，因为法布里一珀罗滤波器的功率小，制作方便，成本低而受到了普遍的欢迎。4F—P可调谐滤波器工作原理F—P可调谐滤波器是基于干涉原理的滤波器，它的基本原理与F—P干涉仪相似。我们先介绍一下F—P干涉仪的结构：在F—P干涉仪中，干涉产生于平面薄板的多光束干涉，其中。薄板就是

7、具有高反射率(R>0．9)的两平行平面中间的空气层。一般来说，可以在一对光学玻璃板上镀高反射膜来构成F—P干涉仪。F—P腔如图2所示。其中，M1，M2分别表示两面平行放置的玻璃板；r，t为镜面的反射系数和透射系数，n为中间介质的折射率，当介质为空气的时候n一1，d为腔长。EE+r图2FP腔工作原理图2当光波以入射角臼，入射该F—P腔，将在两反射膜M1，M2之间发生多次的反射和透射。每次反射的往返时问所对应的相位延迟≠为：≯一—4z—m—d—c—os0A0为了讨论的方便，我们先假设0—90。0一—4r_in—d一—4nn—df^nC如图2所示，Eo为人射光

8、的电场强度(振幅)，可以求得反射光束和透射光束的光电场强度分别为：A{一rEo，