光纤光栅梳状滤波器优化设计.pdfVIP

第 34卷 第 4期 南 开 大 学 学 报 (自然科学) Vo1．34 № 4 2001年 12月 ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisNankaiens~ Dec．2001 文章编号：0465—7942(2001)04—0072—06 光纤光栅梳状滤波器的优化设计 冯丹琴 盛秋琴 董孝义 (南开大学物理学院，天津，300071) 摘 要 利用传输矩阵对光纤光栅饭状滤波器的原理进行了推导，并结合数值法解方程组总结出取样光栅的光谱特 性，为优化设计多波长光纤光栅滤波器提供理论依据．文中列举了设计 8波长光纤光栅滤波器的参数 ，还提出了 用相 同周期的振幅掩模板错位重叠法来得到不 同的 占空比的制作方法． 关t词：取样光纤光栅}梳状滤波器；占空比 中圈分类号：TN253；TN713 文献标识码 ：A 0 引 言 光学梳状滤波器是指具有相同间隔，多个性能相同的透射光谱或反射光谱的滤波器．这种滤波器可用 作光纤通信系统中的复用／解复用器、光放大器中抑制噪声等．它的优点是反射率高、反射峰均匀、反射峰 间黼(对应光波分复用的渡道间隔)稳定及谱宽较窄，且具有低损耗、易耦合、与偏振无关和易全光集成等． 光纤光栅梳状滤波器很适合作为光纤通信中的上 ／下载复用器(ADM)使用 ，尤其是用于密集型波分复用 系统(DWDM)，随着DWDM 的巨大市场，光纤光栅梳状滤波器必将得到迅速发展，在光纤通信领域有广 泛的应用前景． 1 原 理 光纤梳状滤波器是基于取样光纤光栅制作而成的，可以采用振幅掩模板与位相掩模板叠加的方法写 髑”，如图1所示，将振幅掩模 (AM)板置于位相掩模(PM)板上面，紫外光透过振幅掩模板入射到位相掩 模板上，经位相掩模版衍射后对光纤曝光写入的光栅即为取样光纤光栅． 图2为取样光纤光栅的折射率分布图，图中z为光纤长度方向的坐标．图2(a)为均匀周期Bragg光栅 的折射率调制函数；图2(b)为取样函数；图2(c)为取样Bragg光栅的折射率调制函数，它是取样函数S0) 对均匀周期光栅的折射率分布△ ()进行调制的结果．振幅掩模板的周期为P=a+b，占空比，即取样率 为T=a／p，周期个数为N =L／p(设掩模长度与光纤光栅长度 工相 同)． 梳状滤波器的性能和取样光纤光栅的反射率直接相关．本文首先用传输矩阵分析法推导出上面取样 光栅的反射率公式口．假设整个光栅为理想的均匀曝光光栅，即整个光栅 内各个周期具有相同特性．在 = 0处，设^0(r，。，f)=E0 )e一 ，Bo(r，，)一Fo(r)e ’，分别为人射光波和反射光波的复振幅， 则当光波经过第 1段Bragg光栅 中曝光区a后，向前传输的^。(r，z，f)和反向传输的B。(r，，t)，与经过这 段Bragg光栅后的向前传输模式 (r，，)一 (r)e“一 和反向传输模式 (r，，)一F (r)e| 的 关系可利用传输矩阵M表示为 收稿 日期 ：2000—12—13 基金项 目：华为基金 作者筒介：冯丹琴 (1978一)，女，浙江玉环人 ．硕士研究生 第4期 冯丹琴等：光纤光栅梳状滤波器的优化设计 ·73· 肇外光 I_luavlol~ ／ 光拜 fiber thefi：etaecfi~ d hteaeem d目 0 Br且酲 舶 gn由 Br^ fibe：~afiu~,e 围 1