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光滤波器的工作原理_光波技术基础

时间:2021-11-04 百科知识 联系我们
【摘要】:现存滤波器的基本工作原理都可以归结到干涉滤波或衍射滤波,而前者的应用更加广泛。在这里主要介绍腔体FP滤波原理,薄膜干涉、光栅干涉、MZ干涉滤波原理相近,就不一一介绍了。最普通的一种光滤波器是FP标准具,如图9.3.1所示,三种介质由两个平行的部分反射镜分割开,从而形成一个波长选择性的FP光滤波器腔。细度相当于光滤波器的品质因子,高细度值意味着高效滤波。

光滤波器的工作原理_光波技术基础

现存滤波器的基本工作原理都可以归结到干涉滤波或衍射滤波,而前者的应用更加广泛。实现干涉滤波的各种干涉结构都可以实现滤波:既可以是普通的FP腔,又可以是薄膜干涉;既可以光栅干涉,又可以MZ干涉。在这里主要介绍腔体FP滤波原理,薄膜干涉、光栅干涉、MZ干涉滤波原理相近,就不一一介绍了。

图9.3.1 FP滤波器

最普通的一种光滤波器是FP标准具,如图9.3.1所示,三种介质由两个平行的部分反射镜分割开,从而形成一个波长选择性的FP光滤波器腔。滤波原理如下:与镜子的法向成θ角度的入射光射到左镜面,其中部分入射光先透过镜子,射向右镜子。此时,传输光波在右镜子处部分透射,部分反射。同理,从右镜子反射的光波会在左镜子处部分透射,部分反射。来自左镜子的新的反射光波传输到右镜子处又一次部分透射,部分反射。这一过程将一直持续下去,以至于右镜子处有无数的透射波。由于镜子间的距离与激光的相干长度相比非常小,所有这些波可以看成是来自于同一个相干激光光源,因此它们在透射后会彼此相干。如果这些波彼此之间的相位关系等于0,2π,4π,…即同相,那么它们相干相加,所有这些波都将发送出去。如果这些波彼此之间的相位差等于π,3π,…即反相,那么它们相干相消,只有极少的有效光能量通过光滤波器传输出去。

所以,可以看出,当腔内往返一次的传播距离是某一波长的整数倍时,该波长的光被通过,得(www.guayunfan.com)

L=mλ/(2ncosθ), m=l,2,3

从该公式可以看出,无穷多个整数都满足同相的要求,也就是说滤波器的透过通带是周期性的。

光滤波器的参数有谐振透射带宽fFP,任何两个谐振峰之间的自由光谱区FSR以及细度f,它们满足下式:

f=FSR/fFP

细度相当于光滤波器的品质因子,高细度值意味着高效滤波。因为FP滤波器具有周期透过函数的特性,当两个信道处在不同的透过谐振峰时,它们可以同时通过滤波器,所以为保证数据恢复的准确性,所有WDM信道必须处于滤波器的一个FSR内。