波分复用薄膜干涉窄带滤光片的设计

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1、第)’卷第$X&期光学仪器=nw))’.:n)$X&)##"年")月559x$8lx:f9;"q<:9f(ivismio.)##"文章编号!"##$%$&’#()##"*$+&%#"",%#&波分复用薄膜干涉窄带滤光片的设计-白胜元.顾培夫.刘旭.唐晋发(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室.浙江杭州’"##)/*摘要!总结了波分复用薄膜干涉窄带滤光片的几种设计方法.在此基础上用计算机进行规整系自动设计的方法设计出了$#012的滤光片.并计算出了它的群延迟3关键词!薄膜4窄带滤光片4波分复用中图分类号!5,6

2、,7,文献标识码!89:;<=>?@AB<>@A:E@:E:>F:>GEE?HIG>JKG;;@M9N;O;A:DPQRSTUVWXYZ[V.]^U_X‘Z.aR]bZ.cQde_VX‘[(fghgijiklhmnohgnoknpqnrios5tguvhwxyzgo{siyghguny.

3、}i~uhy!"yu#iozugk.1hy!2}n{’"##)/.$}uyh*%I;AEGFA!fi#iohwsig}nrzhoiz{sshou2ir&}uv}httwuiruyg}ir

4、izu!ynpg}uypuwsuygiopioiyviyhoXon&mhyrthzzpuwgioz{ziruy’(qzkzgisz)8yi&h{gnshguvsig}nruztoiziygirgnrizu!yg}iyhoon&mhyrthzzpuwgiozvnyghuyuy!"+,&h#iwiy!g}g}uv*yizzhyrh$#012i+hstwiuztoiziygiruyvw{ruy!ugz!on{triwhk),:OH?EJ;!g}uypuws4yhoon&mhyrthzzpuwgioz4&h#iwi

5、y!g}ru#uzunys{wgutwi+uy!-引言介质薄膜干涉滤光片是波分复用中使用最广泛的一种滤波器.这种技术十分成熟.可以提供良好的温度稳定性和通道隔离度和很宽的带宽3在复用数’)以下应用非常广泛.在’)信道数以上对于薄膜的制备工艺要求非常高.如果能够降低成本和大批量生产.前景非常良好3.波分复用窄带滤光片的设计方法设计要求!给定两种材料V和V1l.要求#7$r/带宽01.)$r/(或)#r/*带宽23.1为通带宽度.3为信道隔离度3通带损耗尽可能低.波纹尽可能小3一般而言.设计窄带介质滤光片.都是

6、应用4X5干涉仪的原理来进行.通过组合多腔的4X5干涉仪来达到设计要求3关键的问题就是根据给定的材料来设计出带宽满足要求.同时损耗6波纹尽可能小的结构3滤波器是电子线路中常用的组件.在这方面积累了丰富的经验3而微波的滤波器设计跟光学滤波器的设计又有很大的类似.尤其是传输线类似于光学中的"+,波长厚度的结构.因此可以借鉴微波窄带滤波器的设计方法来进行光学滤波器的设计3/h{siuzgio就进行了这样的工作.方法7".)8简述如下3-收稿日期!)##"X#6X’#基金项目!高等学校重点实验室访问学者基金资助作者

7、简介!白胜元(">&’X*.男.上海市人.博士.从事薄膜的设计6优化方法6软件开发6制备6稳定性等各方面工作的研究3第RY期白胜元等*波分复用薄膜干涉窄带滤光片的设计[##R[如果用!表示反射镜"#$%波长的膜堆&’(表示间隔层"#$)波长的整数倍&’则窄带滤光片的设计可以用如下的形式来表达*入射介质+!基板"二腔&,-#!#-)!)+入射介质+!基板"三腔&,-#!#-)!)-.!.+入射介质+!基板"四腔&,-#!#-)!)-.!.-%!%+窄带滤光片的设计主要就是反射镜!的设计0假设需要设计12#个

8、反射镜’它们的反射率为3/,’3#431’则每个反射镜的驻波比5为*#2836567#9836在各个反射镜计算反射率的过程中’把相邻的间隔层作为入射和出射介质0对于最外面的两层来说’基板或者空气就是一个出射或入射介质0设计的第一步需要得到理想的滤波器’就是通过驻波比得到每个!’这时的折射率是理想的折射率’然后用#$%波长的膜堆的形式来逼近理想的驻波比0在微波滤波器的设计中有多种逼近方式’切比雪夫就是一种典型的等波纹逼近方式0对光学薄膜滤光片设计的情况来说’对于#$%波长的等光学厚度膜系’反射率和透射率的比3

9、$:可以用相位厚度的第一类切比雪夫多项式形式来表达0)-/=>:<3A?-/=>C@B;77;<):#:C@B其中<为腔数’;)<7"#25<&$"%5<&15<7D5667,由于一般5很大’所以用如下形式表示*67)IJ6K6LG-M6为薄膜的相位厚度’K67N6$O,’N6为物理厚度’>C为通带边缘的相位厚度0每个反射镜部分的相位厚度都相同0通带的中心对应的相位厚度为#P,