新型濾波器件研究【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述應(yīng)用物理新型濾波器件研究摘要：對(duì)當(dāng)下的主要的光學(xué)濾波器的原理，結(jié)構(gòu)、特性與用途作了介紹，還介紹了基于旋光材料設(shè)計(jì)的光學(xué)濾波器及其優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展前景。光學(xué)濾波器、干涉型、衍射型、吸收型、旋光色散一、引言光學(xué)濾波器是一種波長(zhǎng)選擇器件，能夠在連續(xù)譜中能透過(guò)一定寬度的波長(zhǎng)或在線狀譜中提取某些輻射的波長(zhǎng)⑴，它在空間通訊、光譜分析、光纖通信、激光技術(shù)以及雷達(dá)技術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，基于不同的原理，光學(xué)濾波器大致可以分為干涉型、衍射型和吸收型三類⑵。當(dāng)前，隨著光纖傳感技術(shù)，密集波分復(fù)用（DWDM）,光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)濾波器的可調(diào)諧性、透過(guò)率以及精細(xì)度的要求越來(lái)越高，同時(shí)

2、也對(duì)器件的小型化和低成本提岀了一定要求。本文對(duì)當(dāng)下研究較多的光學(xué)濾波器作了介紹，從原理和機(jī)構(gòu)上對(duì)其進(jìn)行分析，還著重介紹了基于旋光色散原理所設(shè)計(jì)的光學(xué)濾波器。二、干涉型光學(xué)濾波器2」多層膜干涉可調(diào)諧光濾波器（TFF）多層膜干涉可調(diào)諧光濾波器是基于多光束干涉原理所形成的課調(diào)諧濾波器件，通過(guò)改變?yōu)V光片的入射角度實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)諧濾波。其基本結(jié)構(gòu)由鍍制在玻璃基片上的高（H）/低（L）折射率材料膜層構(gòu)成多個(gè)F?P腔，從而實(shí)現(xiàn)窄帶濾波。如圖1所示。LLL?玻璃基片圖1.TFF濾波器結(jié)構(gòu)示意圖2.2F?P腔可調(diào)諧光學(xué)濾波器F-P腔可調(diào)諧光濾波器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由F-P腔和準(zhǔn)直器兩個(gè)部分組成。光經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直之后進(jìn)入

3、F?P腔，通過(guò)改變F?P腔的腔長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇；F?P腔可受直流電壓控制，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電源的電壓達(dá)到選擇所要求的輸出光波長(zhǎng)。單F?P腔技術(shù)的可調(diào)諧光濾波器可以由MEMS、圧電、液晶等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。那fL器基于MEMS的F-P腔圖.2F?P腔濾波器結(jié)構(gòu)示意2.3Mach-Zchndcr光濾波器卩句其結(jié)構(gòu)如圖1所示，市兩個(gè)輸入、輸出端和3dB耦合器組成。兩個(gè)3dB耦合器中間的兩臂光纖長(zhǎng)度不等，相差△乙在借上貼上熱敏膜或加上PZT就能夠調(diào)整其原理同樣基于光的干涉理論，即兩束相干光經(jīng)過(guò)不同波長(zhǎng)的光纖傳輸后發(fā)生干涉。兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光通過(guò)光纖傳輸進(jìn)濾波器端口1,經(jīng)3dB耦合器后光強(qiáng)均勻的分布到兩臂上，由于兩臂

4、的長(zhǎng)度相差△乙故而兩束相干光經(jīng)兩臂傳輸后，會(huì)產(chǎn)生相位差，通過(guò)調(diào)整期屮一臂（光波導(dǎo)）的折射率來(lái)改變△厶當(dāng)為特定值時(shí)即能在輸出端輸出未被相消得波長(zhǎng)，故而將不同波長(zhǎng)分離開(kāi)來(lái)。圖.3Mach-Zehnder光濾波器示意圖三、衍射型光學(xué)濾波器3.1閃耀光柵光柵濾波器是不對(duì)調(diào)諧濾波器中的一種，衍射光柵的最基本結(jié)構(gòu)是在一塊透明材料（平面波導(dǎo)）上平行地刻劃出一系列溝槽或在材料中形成光折射率周期變化的區(qū)域。例如對(duì)于正眩光柵，當(dāng)用具有不同空間頻率（波長(zhǎng)）的光入射吋，由于所有非零級(jí)主極大的條紋都出現(xiàn)在不同位置上，使得不同波長(zhǎng)的光被分離開(kāi)來(lái)⑹。而為了實(shí)際工作屮將光強(qiáng)集屮在位置可分辨的非零級(jí)主極大屮，人們?cè)O(shè)計(jì)了一種閃耀

5、光柵，其是在玻璃基底上等間距的刻出鋸齒狀槽面兒形成的，其剖面如圖4所示，其通過(guò)閃耀角卩的設(shè)計(jì)，使光柵使用與某一特定波段的某級(jí)光譜上，冃前很多光柵光譜儀均使用閃耀光柵。3.2波導(dǎo)光柵路由器⑺衍射光柵的另一種應(yīng)用是波導(dǎo)光柵路由器(WaveguideGratingRouter,WGR),又稱集成陣列波導(dǎo)光柵(ArrayedWaveguideGrating,AWG)。集成陣列波導(dǎo)光柵的典型結(jié)構(gòu)如圖5所示。它由輸入/輸出波導(dǎo)、星型波導(dǎo)和陣列波導(dǎo)三部分組成。其小，輸入星形波導(dǎo)與陣列波導(dǎo)組成一個(gè)相位控制器，使得到達(dá)衍射光柵的光波相位與光的輸入端口、光波長(zhǎng)九有關(guān)。與陣列波導(dǎo)輸出端而相連的星形波導(dǎo)的輸入端面充當(dāng)

6、衍射光柵的作用。它不需要用模擬信號(hào)來(lái)控制濾波特性，也不筒要反饋控制電路及鑒頻電路來(lái)保持穩(wěn)定，故而使得它-?誕生就在WDM光網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛的應(yīng)用。Input/outputwaveguideAnayedwaveguide圖.5AWG的基本結(jié)枸枸四、吸收型光學(xué)濾波器4.1選擇吸收濾光片⑴濾光片主要分為液體濾光片、有色玻璃濾光片、有機(jī)物質(zhì)濾光片和氣體濾光器。其中，有色玻璃濾光片的應(yīng)用較為廣泛，同時(shí)也較為常見(jiàn)，并且廣泛的應(yīng)用到人們的日常生活屮。其大多由無(wú)機(jī)鹽制成，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定、均勻和良好的光學(xué)質(zhì)量。然而，由于其帶通很少低于30nm,故而會(huì)摻雜一些稀土元素，從而使通帶減少至10nm左右。4.2原子共振光濾

7、波器?原子共振濾波器（AtomicResonanceFilter,簡(jiǎn)寫成ARF）于70年代末期開(kāi)始研究，它是一種超高Q值（IO：?10&）的光學(xué)濾波器，具有超窄帶寬（O.OOlmn）,各向同性，全視角接收（接收角接近180）,其中心波長(zhǎng)刈?環(huán)境因素不敏感等特點(diǎn)。ARF是利用原子躍遷制造出的超窄帶濾波裝置。具有原子躍遷線（波長(zhǎng)）的入射光子在共振線被含在蒸氣爐中的原子吸收，然后這些原子以另外波長(zhǎng)重新輻