7光纤通信新技术.ppt

(前4个为每单个MZI的传递函数， 最后一个为级联后4级MZI的传递函数) 图7.24 MZI的传递函数 7. 阵列波导光栅 阵列波导光栅(AWG: Arrayed Waveguide Grating)是MZI的推广和一般形式。如图7.25 所示，它由两个多端口耦合器和连接它们的阵列波导构成。AWG可用作n×1波分复用器和1×n波分解复用器。与多级MZI相比，AWG损耗低，通带平坦，容易集成在一块衬底上。AWG也可用作静态波长路由器，如图7.26所示。 图7.25 阵列波导光栅(AWG) 图7.26 基于AWG的静态波长路由器 输入耦合器将某个输入端口的输入信号分成m部分，它们之间的相对相位由从输入波导到阵列波导在输入耦合器中传输的距离来决定，输入波导i和阵列波导k之间的距离用 表示，阵列波导k的长度比阵列波导(k-1)的长度长ΔL， 同样，阵列波导k和输出波导j之间的距离用 表示。 下面我们简单地分析一下AWG的工作原理。 设AWG的输入端口数和输出端口数均为n，输入耦合器为n×m形式，输出耦合器为m×n形式，输入和输出耦合器之间由m个波导连接，每相邻波导的长度差均为ΔL。MZI是AWG在n=m=2情形下的特例。 因此，光信号从输入波导i到输出波导j，经历了i与j之间m条不同通路后的相对相位为： 其中n1为输入和输出耦合器的折射率，n2为阵列波导的折射率，λ为光信号的波长。在输入波导i的光信号的波长中， 满足Φijk为2π的整数倍的波长将在输出波导j输出。 于是，通过适当设计，可以做成1×n波分解复用器和n×1波分复用器。 （7.14） 如果设计输入耦合器和输出耦合满足 dinik=dini+kδini 和 doutkj=doutj+kδoutj 则有 （7.15） 在输入波导i输入的那些波长中若满足：n1δin i+n2ΔL+n1δoutj=pλ，p为整数，则波长为λ的光将在输出波导j输出。 8. 声光可调谐滤波器 声光可调谐滤波器(AOTF: AcoustoOptic Tunable Filter)是一种多用途器件，是目前已知的惟一能够同时选择多个波长的可调谐滤波器，并且可用来构造波长路由器。 AOTF的基本原理是声与光的相互作用，图7.27是AOTF的集成光波导形式。 图7.27 集成光波导AOTF 一个简化的AOTF如图7.28所示，波导材料是一种双折射物质，仅能支持最低阶TE模和TM模。 假设输入光完全是TE模， 一个只能选择TM模的偏振器放在波导的输出端。 如果在被选择的波长附近的一个窄谱范围内的光能量转换为TM模式，而其余光能量仍保持TE模式，这样就可以制成一个波长选择性滤波器。 图7.28 简化的AOTF 这种滤波器的实现可以通过沿着光波的传播方向或逆着光波的传播方向发射一列声波来完成。 声波传播引起媒质的密度周期性变化，其变化周期等于声波波长，这相当于形成了一个布喇格光栅。 （7.16） 时，光波从一种模式耦合到另一种模式，其中Λ为声波波长，λ为光波长。 设TE 和TM模的折射率分别为nTE和nTM，当满足布喇格条件 如果记nTE-nTM=Δn，则布喇格条件可写为  λ=Λ·Δn (7.17) 满足布喇格条件在波长λ附近的窄谱范围内的光将从TE模转换为TM模，如果这种器件的输入光只是TE模，输出只选择TM模，那么就可以作为一个窄带滤波器使用。 在LiNbO3晶体中，Δn=0.07。若适当选择声波波长Λ，则经过模式转换又位于AOTF通带内的波长能够被选择。 如果记nTE-nTM=Δn，则布喇格条件可写为 λ=Λ·Δn (7.17) 在LiNbO3晶体中，Δn=0.07。若适当选择声波波长Λ，则经过模式转换又位于AOTF通带内的波长能够被选择。 例如， 为了选择1.55 μ