光纤耦合空心介质波导法 珀腔滤波器的分析设计.pdfVIP

第 28 卷第 1 期 东　南　大　学　学　报 Vol 28 No 1 　 1998 年 1 月 JOURNAL OF SOU THEAST UN IV ERSIT Y 　 Jan. 1998 　　　　　　 光纤耦合空心介质波导法珀腔滤波器的分析设计 　　丁　竹　　　　　　邱　亮　杨祥林 ( ) ( ) 东南大学电子工程系 ,南京 210096 　　　 南京邮电学院 ,南京 210003 　　 摘 　要 　研究一种新型高细度宽自由谱区空心波导法珀腔光纤耦合器 ,分析了波导参 数对腔体损耗和细度的影响 ,建立了腔体与输入输出光纤匹配耦合的分析模型 ,计算了 耦合系数和滤波特性与腔体和光纤参数的关系 ,给出了最佳耦合、最大传输要求的腔体 与光纤参数. 关键词 　耦合腔 ;滤光器 ;细度 ;耦合常数 ;传输损耗 中图法分类号 　TN253 ( ) 光纤法珀腔作为一种可调滤波器在波分复用 WDM 光通信系统中有着重要应用. 波分 复用系统要求滤波器有宽的自由谱区和高的细度 ,而且连续可调. 而通常的光纤法珀腔滤波 器采用两块紧靠的高反射率镜面构成的空气隙作为谐振腔 , 间隙长度用 PZT 压电变换器调 变 ,反射镜面一般为平面. 平面镜空气间隙谐振腔中 ,腔模横向尺寸大 ,与光纤的模场匹配差 , 导致滤波器传输系数降低. 若在法珀腔空气介质中插入一段空心介质波导 ,则有可能改进腔 模与光纤模场间的匹配 ,提高滤波器的传输系数. 本文将对法珀腔中插入空心介质波导的谐 振腔的结构参量与滤波器透射或传输特性进行分析与设计. 1 　滤波器的结构模型 光纤法 珀滤波器的结构如图 1 所示, 光纤端面镀高 反射膜, 反射率为 R m . 中间插入空心石英管, 空心部分半径 为 a , 管长或平面镜距为 L , 空心波导芯子折射率为 nc = 1 ( ) ( ) n . 空气 , 波导壁 包层 折射率为 cl 为减小空心波导的泄漏模损耗, 满足高细度要求, a 应 尽量大. 为改善腔模与单模光纤的匹配, 提高滤波器的透射 或传输系数, a 应尽量小. 到底取值多少需通过分析确定. 由光学谐振腔理论知, 法 珀腔的细度为 Δ π ( α ) ( ) 图 1 　光纤耦合法珀腔滤波器结构图 　　F = R FS/ f = / Tm + p L 1 国家自然科学基金资助项目. 收稿日期 :1996 - 11 - 08 ,修改稿收到日期 :1997 - 05 - 28. © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 第 1 期 　　　　丁 　竹等 :光纤耦合空心介质波导法珀腔滤波器的分析设计 29 ( ) Δ 式中, R FS = c/ 2 nL 为腔体的自由谱区宽度, f 为滤波器的通带宽度, Tm 为滤波器的透射 系数, α 为功率损耗系数, 当忽略其他损耗时即为泄漏损耗. p 滤波器的透射系数可定义为腔体谐振峰处的功率传输系数, 与两个因素有关 :腔体的结构 参数和光纤与