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1、第38卷第3期光子学报Vol.38No.32009年3月ACTAPHOTONICASINICAMarch2009一种新型三端口可调带通滤波器的结构设计及分析1,2,42,31,23俞侃,刘文,黄德修,常进(1华中科技大学光电子科学与工程学院,武汉430074)(2武汉光电国家实验室,武汉430074)(3武汉光迅科技股份有限公司,武汉430074)(4华中科技大学文华学院,武汉430074)摘要:研制了一种基于DWDM角度调谐薄膜滤光片的新型三端口可调带通光学滤波器,它由三个单芯光纤准直器和一片特别设计的角度调谐窄带多腔薄膜滤光片组成.通过一台步进电机控制滤光片的入射角度实现了
2、可调谐滤波,同时对于剩余波长信号没有影响继续传输.对该三端口可调滤波器进行了理论计算和实验研究,并对该器件的串扰特性进行了详细分析与计算.实验中得到的相邻信道隔离度接近30dB,可调谐范围大于26nm,与理论设计较为一致.关键词:光通信;光滤波器;窄带滤光片;相邻信道隔离度中图分类号:TN929.11文献标识码:A文章编号:100424213(2009)032670240引言值会因间隔层等效折射率的变化向短波方向移动,之前的工作中本文作者曾以此为依据设计了一种角光滤波器是波分复用系统中的重要元器件[1],[7]度调谐滤光片.该设计为一个四腔结构的多层膜而三端口可调带通滤波器由于
3、其在选择性滤波的同系,膜系结构如式(1),其通过对间隔层的优化调整时不影响其余波长信号的正常传输,则是近几年的消除了偏振光中心波长的分离等现象,在角度调谐研究热点.目前对于此种滤波器已有多种设计方案,时能具有稳定的透射特性很极低的偏振相关损耗.其中复用器/解复用器加上光开关阵列的可调滤波本文利用这种角度调谐滤光片作为该新型三端口可器的结构简单,但是光开关的时延、器件的体积和损调带通滤波器的核心.[2]778耗都较大;基于布喇格衍射效应的光纤光栅型可(HL)5H4L5H(LH)L(HL)调滤波器的带宽和相邻信道隔离度都较好8,但是其5H4L5H(LH)L可调谐范围小[3]G/88
4、7/A(1),受外界影响大;基于声光效应的声(HL)5H4L5H(LH)L(HL)[4]7光可调滤波器的成本高,串扰大,对偏振很敏感;5H4L5H(LH)基于阵列波导光栅的可调滤波器成本高且温度稳定膜系中所使用的高、低折射率材料分别为[5]性差;基于FP腔的可调滤波器结构简单、频率选Ta2O5和SiO2,其设计的正入射时中心波长在[6]择性好,但其通带是一个很窄尖峰,对滤波信道信1563nm.空气A的折射率nA=1,基板G的折射号有伤害,且相邻信道隔离度低.在DWDM系统中率nG=1.5,高折射率材料的折射率nH=2.05,低折应用最广泛的固定波长滤波器是多腔窄带薄膜滤光射率材
5、料的折射率为nL=1.46.H和L分别表示高[8]片,其价格低、温度稳定性好、带宽窄、矩形度高且相低折射率膜层,其光学厚度为1/4中心波长.在滤邻信道隔离度高.本文提出了一种新型的基于角度光片的入射角度为19°时,其中心透射波长能向短调谐薄膜滤光片的三端口可调带通光学滤波器.该波方向偏移至1535nm左右.在整个调制范围内滤器件具有结构简单、可调谐范围大、偏振相关损耗光片的带宽和损耗等指标均满足100GHzDWDM低、插入损耗低等优点.尤其串扰很小,实测中串扰系统的要求并且不出现偏振光中心波长分离现象.衰减高于30dB,可调谐范围大于26nm,能应用于基于角度调谐滤光片的三端口
6、可调光滤波器的频率为100GHz的DWDM系统.结构如图1,它由一个角度调谐滤光片和三个光准直器组成.其中滤光片的法线倾斜于光路放置,一对1三端口可调光滤波器结构原理光准直器置于滤光片前后且在同一光路上,另一个由于在倾斜入射时窄带滤光片的透射通带和峰光准直器一个始终保持在该滤光片的反射光路上.该反射端口处的光准直器在校准后和角度调谐薄膜Tel:027-87544509Email:onlyfish@126.com滤波器一起固化在一个基座上,在角度调制时一起收稿日期:2007-10-25转动使之反射光路能始终被接收,基座在图1中用3期俞侃,等:一种新型三端口可调带通滤波器的结构设计
7、及分析671ndcosθ为其等效相位厚度,d为整个多层薄膜的总厚度,n为该膜系的等效折射率.同时Δδ=δi+1-δi=2πndcosθ1/λi+1-1/λi=22πndcosθΔλ/λ(3)式中的λi+1和λi分别为δi+1和δi对应的波长,Δλ=λi+1-λi为波长差,λ≈(λi+1+λi)/2.设该薄膜滤光片在透射波长相邻信道处的相位图1三端口可调滤波器的基本结构差为Δδ,其相对光强为1/m,则有1/m=T/T0成Fig.1Structureofthethree2porttunablef
