�濾波�就是光頻(或光波長)選擇器件,它可以從眾多的波長中挑選出所需的波�,而除此波長以外的光將會被拒絕通過。它可以用于波長選擇�光放大器的噪聲濾除、增益均�、光復用/解復用。應用最廣泛的是基于F-P腔原理和光纖光柵原理的光濾波器�
凡是能夠選擇光頻的技�,原則上都可用于制造光濾波器。光濾波器基本是由以下理論構筑其理論基礎�
1、角色散理論
由光學理論可知,光柵和三棱鏡是一種典型的角色散元�。當多種波長的混合光通過這些元件時,就會�(fā)生衍�,由于衍射角的不�,可使混合波�(fā)生分�,從而獲得單一波長的光�
a.光柵的分光原�
從光纖輸入的混合波(λ1、�2、�3�,經(jīng)過透鏡(L1)準直后射向光柵,不同波長的光信號由于衍射角不同,經(jīng)過透鏡(L2)聚焦在不同的位置上,并將光信號耦合進不同的光纖中進行輸出。這就是光柵的分光原理�
b.棱鏡的分光原�
它的工作原理是:含有多個光波長的信號的光,�(jīng)透鏡準直�,通過三棱鏡將光分�,分離后的光再經(jīng)過另一透鏡聚焦并耦合進相應的光纖中進行傳播。眾所周知,不同波長在同一種物質中的傳播速度是不一樣的,也就是說折射率n(n=c/V)隨波長而變。若選用dn/dλ,大的材料作棱鏡,就可以得到大的角色散本領和高的色分辨本��
此外,若使棱鏡面的寬度適當增大并盡可能減小準直透鏡的直�,就可獲得性能的分光效�。以上系�(tǒng)中的透鏡,可以用自聚焦透鏡來代�,其效果完全一��
2、干涉膜濾波原理
干涉膜的結構如附圖所�。它由兩種折射率(n)大小不等的介質膜交替疊加而成。其厚度�1�4波長,通過介質膜的不同選擇構成長波�、短波通和帶通濾波器。高折射率層反射的光線其相位不會偏移,低折射率層反射的光線其相位偏移180度。通過每層薄膜界面上多次反射和透射光的線性疊�,當光程差等于光波長�,或是同相位�,多次透射光就會發(fā)生干�,同相加�,形成強的透射光波,而反相光波相互抵�。通過適當設計多層介質膜系�(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�-羅(F-P)腔。眾所周知,法布里一泊羅腔的選頻特性是基于在腔�(nèi)形成駐波。通過腔長的控制來控制諧振波的多少,當腔長很短�,只允許幾個甚至于一個波存在。由于干涉膜是多層結�,從而可以達到對多種波長的選��
總之,利用干涉原�,就可設計出濾波�。例如馬赫一曾德(Mach-Zahnder,M-Z)干涉結構就可作光濾波器,如附圖所示。輸入信號光功率Pin�(jīng)�3dB耦合器后,等分為P1和P2兩部分。由于路程差不同,當?shù)竭_第二�3dB耦合器時,相位差將決定合成后輸出光的強度。同相加�,反相相�。因此,只要�(diào)整光波導的長�,便可選出所需要的波長�
3、耦合模濾波原�
當兩根單模光纖通過熔融拉錐而使其芯部很接近時,在錐形的腰部,其中一根光纖中傳輸?shù)亩嗖ㄩL信號,其基模(芯模)將會通過消失場變?yōu)轳詈�?。而耦合比的大小由錐形幾何尺寸分布所決定。當某一波長有較大耦合比時,就可從混合波中分離出來,從而達到光濾波作用。單模光纖方向耦合器作c光解復用器就是利用這種原理�
基于干涉原理的濾波器:熔錐光纖濾波器、Fabry-Perot濾波�、多層介質膜濾波�、馬�-曾德干涉濾波�� 基于光柵原理的濾波器:體光柵濾波�、陣列波導光柵濾波器(AWG�、光纖光柵濾波器、聲光可�(diào)諧濾波器� 按照選頻特性可以分為帶通濾波器、帶阻濾波器、低通濾波器、高通濾波器以及梳指形濾波器;從選頻功能區(qū)分可分為固定光頻濾波器和可調(diào)光濾波器;若從結構上劃分,光濾波器的種類很多,如薄膜濾波器(TFF�、陣列波導光柵(AWG� 濾波�、光纖布喇格光柵(FBG)濾波器、全息光柵濾波器、光子晶體濾波器,以及這些結構混合型的濾波器等��
光濾波器除在光纖通信、光�(wǎng)絡中應用之外� 還在民用高科技�(chǎn)品中有廣泛的應用,如電視�、照相機� 手機中的光電顯示,在激光及光電子技術中,在航空� 航天、衛(wèi)星技術等諸多領域都有重要應用�
維庫電子�,電子知識,一查百��
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