fp可调谐滤波器.ppt

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1、可调谐F-P滤波器刘志杰时光Sheila1提纲一、FP滤波器的历史和发展二、FP滤波器的基本原理和参数三、可调谐FP滤波器的分类及实现方法四、可调谐FP滤波器的应用2光滤波器只让特定的光波长的光通过，并阻止其他光波长通过基于干涉原理熔锥光纤滤波器Fabry-Perot滤波器多层介质膜滤波器马赫-曾德干涉滤波器基于光栅原理体光栅滤波器阵列波导光栅滤波器（AWG）光纤光栅滤波器声光可调谐滤波器3F-P滤波器的历史和发展1897年由C.Fabry和A.Perot提出的平行平面腔干涉仪。由于这种干涉仪所

2、产生的干涉条纹非常细锐，因此它一直是长度计量和研究超精细光谱的有效工具。1960年在世界上第一台激光器——红宝石激光器中，F-P腔起到了选模作用。F-P腔成为激光器的重要组成部分。20世纪80年代，随着硅、微机械加工技术的进展，为了满足光通信、传感和激光等领域的实际应用需求，提出了可调谐F-P腔，通常被用作可调谐滤波器。4F-P滤波器的主要应用光通信领域光插分复用器（OADM）传感探测领域解调器激光领域模式和波长选择5可调谐F-P滤波器的优点插入损耗低，可调谐范围广，精细度高体积小，温度稳定性好

3、，工作温度范围宽，易于与光纤集成，光谱分辨率较高，条纹细度极高结构灵活，成本低，可做成不同结构来满足各种自由光谱区的需求6F-P干涉仪的结构和工作原理利用两个平行放置的介质平板构成一个平-平腔，介质板内表面镀高反射膜，形成两个反射镜面。7平行平板多光束干涉位相差相邻两束透射光之间的光程差对应的位相差8多光束干涉的强度分布设第一束透射光复振幅为a1，初位相为0，光波在平板两内表面间反射系数为r，相邻相干光束之间位相差为定域面上合振幅9多光束干涉的强度分布干涉场强度反射光束干涉强度10ρ越大，亮

4、纹越锐ρ越大，暗纹越锐多光束干涉的强度分布透射场反射场11多光束干涉的衬比度衬比度端面反射率衬比度12F-P腔的选频功能光在FP腔内多次反射和透射相干叠加，其结果使透射光的光谱结构明显地区别于入射光谱，FP腔将入射光的连续宽光谱改变为透射光的准分立谱。那些能出现谱峰的特定波长，必定满足往返光程差为其波长的整数倍。即：13F-P腔的参数其中n为腔内折射率，m为正整数。中心波长(λc)根据F-P腔的谐振特性有14F-P腔的参数增加FSR范围有两种方法:一，减小腔内介质的折射率n二，减小腔长。自由光谱

5、范围(FSR)两个相邻的透射极大值对应的波长间隔为一个FSR。自由光谱范围(FSR)在空间域可表示为:15F-P腔的参数通带半宽度(FWHM)透射率强度为峰值一半的两个点对应的波长差叫通带半宽度，可以用来表征条纹的锐度，也称为3dB带宽。当反射率R确定之后，当自由光谱范围变大的时候，△λ也会随着变大，可调谐F一P滤波器的滤波特性也会变差。16F-P腔的参数中心波长透射率当入射波长为中心波长时，F-P腔的透过率有最大值,理想FP干涉仪(镜面对称，不存在吸收损耗和镜面缺陷)的峰值透射率为1考虑吸收损

6、耗：其中A为两侧膜的吸收散射损耗，R为膜的反射率17F-P腔的参数精细度（）它的定义为自由光谱范围和半通带宽度的比值：它表征了器件的分辨能力。精细度越高，F-P滤波器的滤波特性就越好。在理想情况下，精细度只和F-P腔镜的反射率R有关系，反射率R越大，精细度越高。端面反射率精细度18影响F-P滤波器性能的因素由上可知，理想的F-P滤波器的性能取决于F-P腔的光学长度和腔镜的反射率实际的FP滤波器中，对反射镜平板的平行度、粗糙度和反射镜薄膜表面的缺陷控制都要求非常高，因为这些误差都会造成光线的散射等

7、，从而降低FP滤波器的性能。19影响F-P滤波器性能的因素腔体端面平行度对F-P滤波器性能影响相邻两个透射光束的相位差则不再为恒定值，透射光束数目减少a=5mrada=1mrada=020影响F-P滤波器性能的因素腔内损耗对F-P滤波器性能影响精细度峰值透过率镜面透过率1%0.01%0.2%2%0.01%0.2%21可调谐F-P滤波器原理利用机械、压电、电光和热效应来实现中心波长调制。22可调谐F-P滤波器的分类TFP折射率调谐液晶型FP波导型FP角度调谐腔长调谐FP体滤波器光纤型FPMEMSF

8、P23可调谐F-P体滤波器（BulkFilter）逆压电效应（电致伸缩效应）：在外电场作用下压电体会产生形变PZT压电陶瓷(锆钛酸铅)压电应变常数=24光纤FP滤波器在两光纤端面镀上高反膜，光纤本身构成F-P腔。压电陶瓷拉伸光纤来调控腔长。腔长长，FSR较小光纤端面与中间的空气腔形成F-P腔，压电陶瓷驱动其中之一的腔镜沿轴向运动，对腔长进行扫描。腔长一般小于10μm，FSR较大，插入损耗较大。25改进型波导腔FFPF在空气隙腔滤波器的基础上，腔内加入一段光纤波导，通过调节波导段的长度来调整其FS