CN116736596A - Fir与iir级联的新型片上混合滤波器及滤波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器及滤波方法，用于解决现有FIR滤波器需要较高阶数才可以实现高带外抑制比的技术问题。本发明提供的混合滤波器，包括级联的FIR滤波模块和IIR滤波模块；FIR滤波模块采用第一MZI结构，IIR滤波模块采用DR‑MZI结构，FIR滤波模块的输入端用于接收外部输入的光信号，其输出作为IIR滤波模块的输入，IIR滤波模块的输出作为整个混合滤波器的输出，相当于对信号进行了二次滤波，IIR滤波模块的带内损耗低且平坦，带外损耗高，可以有效提升整个滤波器的带外抑制比，实现快速滚降，在不影响带内信号的情况下，很好的抑制了通带以外的信号，同时低阶的滤波器也可以实现良好的滤波效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种片上可调谐光滤波器，尤其涉及一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器及滤波方法。
背景技术
光通信是以光波为载体的信息传输技术，既包含以光纤为传输媒体的有线光通信技术，又包含能够在大气、太空等自由空间中进行光信号传输的无线光通信技术等。目前，新一轮科技革命和产业变革在全球持续深入发展，各领域对网络的依赖不断增强，作为其核心支撑的光通信系统面临着重大挑战。
光滤波器作为频率选择器，可以将输入信号的某些频率成分或某个频带进行滤除，从而改变输入信号的频谱结构。光滤波器在光通信与光互连系统中具有广泛的应用，可用于抑制带外噪声，提高系统性能。光滤波器的可调谐特性能够提高系统的灵活性及自适应能力，这是光滤波器在系统中应用的重要前提。光滤波器的可调谐特性主要分为三类：中心波长可调谐、带宽可调谐以及中心波长和带宽可调谐，而中心波长和带宽的可调谐性正是未来动态网络技术发展的关键。硅基光电子技术是一项可与发展成熟的微电子技术兼容的光电子集成技术，该技术不仅结合了CMOS技术超大规模逻辑和超高精度的制造特性，同时结合了光子技术超高速率和超低功耗的优势，是一项可解决技术演进与成本矛盾的创新性技术，因此，基于硅基光电子技术的片上光滤波器成为当前的研究热点。
目前，通过级联或耦合微环谐振器(MRR)、级联非对称马赫-曾德尔干涉仪(MZI)以及由MRR和MZI共同组成的结构，已经实现了多种光学可调谐滤波器。片上有限脉冲响应(FIR)滤波器因其稳定性、简单性和线性响应而受到广泛的关注，但由于FIR滤波器的单位脉冲响应是有限长的，一般结构中没有反馈回路，因此，需要较高阶数才可以实现高带外抑制比。
发明内容
本发明的目的在于解决现有FIR滤波器需要较高阶数才可以实现高带外抑制比的技术问题，提供一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器及滤波方法。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特殊之处在于，包括FIR滤波模块和IIR滤波模块；
所述FIR滤波模块采用第一MZI结构，其包括位于第一MZI前端的第一分束器、依次位于第一MZI上臂的幅度调制模块和第一相位调制模块、依次位于第一MZI下臂的延时线、幅度调制模块和第一相位调制模块以及位于第一MZI后端的第一合束器；所述幅度调制模块采用第二MZI结构，第二MZI上臂设置有第二相位调制模块，用于改变光通过第二MZI上臂和下臂后相互干涉的结果，实现幅度调制；
所述第一分束器用于接收外部输入的光信号并将其均分为两束，形成第一上光路和第一下光路；第一MZI上臂位于第一上光路上，MZI下臂位于第一下光路上，用于通过调整施加在各幅度调制模块和第一相位调制模块的功率，分别实现第一上光路和第一下光路上光信号的幅度调制和相位调制；第一合束器用于对第一MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为FIR滤波模块的输出；
所述IIR滤波模块采用DR-MZI结构，其包括位于DR-MZI前端的第二分束器、分别耦合设置在DR-MZI上臂和下臂的微环谐振器、分别设置在两个微环谐振器上且位置对称的两个第三相位调制模块、位于DR-MZI后端的第二合束器；第三相位调制模块位于相应微环谐振器远离DR-MZI结构的一侧；
所述第二分束器的输入端连接第一合束器的输出端，用于接收FIR滤波模块输出的光信号并将其均分为两束，形成第二上光路和第二下光路；DR-MZI上臂位于第二上光路上，DR-MZI下臂位于第二下光路上，通过调整相应微环谐振器上第三相位调制模块的功率控制DR-MZI上臂和下臂产生相位差，实现光信号的调制；第二合束器用于对通过DR-MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为整个滤波器的输出。
进一步地，所述第一相位调制模块、第二相位调制模块以及第三相位调制模块均为微型加热器。
进一步地，所述第一分束器、第一合束器、第二分束器以及第二合束器均采用多模干涉器；
所述延时线采用阿基米德螺旋构造函数生成的螺旋线。
进一步地，所述第一分束器、第一合束器、幅度调制模块、延时线、第二分束器、第二合束器以及微环谐振器的材料均为硅或氧化硅或氮化硅或三五族材料或铌酸锂材料。
本发明还提供了一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特殊之处在于：
包括FIR滤波器单元和IIR滤波器单元；
所述FIR滤波器单元包括第三分束器、M个并联的FIR滤波模块以及第三合束器，M为大于等于2的整数；
所述FIR滤波模块采用第一MZI结构，其包括位于第一MZI前端的第一分束器、依次位于第一MZI上臂的幅度调制模块和第一相位调制模块、依次位于第一MZI下臂的延时线、幅度调制模块和第一相位调制模块以及位于第一MZI后端的第一合束器；所述幅度调制模块采用第二MZI结构，第二MZI上臂设置有第二相位调制模块，用于改变光通过第二MZI上臂和下臂后相互干涉的结果，实现幅度调制；
第一个FIR滤波模块中第一MZI下臂、第二至第M个FIR滤波模块中的第一MZI上臂和第一MZI下臂上均设置有延时线，且由第一个FIR滤波模块中第一MZI下臂至第M个FIR滤波模块中第一MZI下臂的顺序，延时线的时延长度依次递增一倍；
所述第一分束器用于将接收的光信号均分为两束，形成第一上光路和第一下光路；MZI上臂位于第一上光路上，MZI下臂位于第一下光路上，用于通过调整施加在各幅度调制模块和第一相位调制模块的功率，分别实现第一上光路和第一下光路上光信号的幅度调制和相位调制；第一合束器用于对MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为FIR滤波模块的输出；
所述IIR滤波器单元包括N个串联的IIR滤波模块，N为大于等于2的整数；
所述IIR滤波模块采用DR-MZI结构，其包括位于DR-MZI前端的第二分束器、分别耦合设置在DR-MZI上臂和下臂的微环谐振器、分别设置在两个微环谐振器上且位置对称的两个第三相位调制模块、位于DR-MZI后端的第二合束器；第三相位调制模块位于相应微环谐振器远离DR-MZI结构的一侧；
所述第二分束器用于将接收的光信号均分为两束，形成第二上光路和第二下光路；DR-MZI上臂位于第二上光路上，DR-MZI下臂位于第二下光路上，用于通过相应的微环谐振器和第三相位调制模块对第二上光路和第二下光路上的光信号分别实现幅度调制和相位调制；第二合束器用于对DR-MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为IIR滤波模块的输出。
所述第三分束器的M个输出端分别连接M个第一分束器的输入端，用于将接收的外部输入的光信号均分为M束后送入各第一分束器；所述第三合束器的M个输入端分别连接M个第一合束器的输出端，用于对M个FIR滤波模块输出的光信号进行合束；第一个IIR滤波模块中的第二分束器的输入端连接第三合束器的输出端，第N个IIR滤波模块中的第二合束器输出的光信号作为整个滤波器的输出。
进一步地，所述第一相位调制模块、第二相位调制模块以及第三相位调制模块均为微型加热器。
进一步地，所述第一分束器、第一合束器、第二分束器、第二合束器、第三分束器以及第三合束器均采用多模干涉器；
所述延时线为阿基米德螺旋构造函数生成的螺旋线。
进一步地，所述第一分束器、第一合束器、幅度调制模块、延时线、第二分束器、第二合束器、微环谐振器、第三分束器以及第三合束器的材料均为硅或氧化硅或氮化硅或三五族材料或铌酸锂材料。
基于上述FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，本发明还提供了一种滤波方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1】调整施加在各第一相位调制模块和各第二相位调制模块上的功率，改变第一上光路和第一下光路上光信号的幅度和相位，实现所需的光谱形状；
2】调整施加在第三相位调制模块上的功率，使IIR滤波模块工作在bar状态，并使通带的中心波长与FIR滤波模块的中心波长对准。
本发明相比于现有技术的有益效果如下：
1、本发明提供的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，采用FIR滤波器与IIR滤波器级联的结构，相当于对信号进行了二次滤波，可以有效提升整个滤波器的带外抑制比，实现快速滚降，在不影响带内信号的情况下，很好的抑制了通带以外的信号，低阶的滤波器也可以实现良好的滤波效果。
2、本发明提供的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，FIR调制模块上设置有第一相位调制模块和第二相位调制模块，IIR调制模块上设置有第三相位调制模块，通过调整施加在第一相位调制模块、第二相位调制模块以及第三相位调制模块上的功率，进而控制相位变化，可以使通带形状和中心波长在改变上具有灵活的可调谐性，提高了系统的灵活性和自适应能力。
3、本发明提供的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，相比于现有基于光纤技术、空间光学技术和液晶调制的滤波器，本发明的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器具有结构紧凑、功耗小以及成本低等显著优势。
4、本发明提供的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其器件制造工艺与传统的超大规模集成电路互补金属氧化物半导体工艺兼容性高，且无需特殊工艺，有利于器件的大规模制造和成本的降低。
5、基于上述FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器的滤波方法，调节简单，滤波效果好。
附图说明
图1为本发明FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例一中FIR滤波模块的结构示意图；
图3为本发明实施例一中IIR滤波模块的结构示意图；
图4为本发明实施例一中IIR滤波模块在cross状态下I1-O2端口的光谱示意图；
图5为本发明实施例一中IIR滤波模块在bar状态下I1-O2端口的光谱示意图；
图6为本发明实施例一中IIR滤波模块在bar状态下I1-O1端口的光谱示意图；
图7为本发明实施例一的带外抑制效果示意图；
图8为本发明FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器实施例二的结构示意图。
具体附图标记如下：
1-第一分束器；2-第一合束器；3-幅度调制模块；4-第一相位调制模块；5-延时线；6-第二相位调制模块；7-第二分束器；8-第二合束器；9-微环谐振器；10-第三相位调制模块；11-第三分束器；12-第三合束器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例一
一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，本实施例中为2阶FIR与2阶IIR级联的新型混合滤波器，如图1所示，包括FIR滤波模块和IIR滤波模块。
如图2所示，FIR滤波模块采用第一MZI(马赫-曾德尔干涉仪)结构，其包括位于第一MZI前端的第一分束器1、依次位于第一MZI上臂的幅度调制模块3和第一相位调制模块4、依次位于第一MZI下臂的延时线5、幅度调制模块3和第一相位调制模块4以及位于第一MZI后端的第一合束器2。其中，幅度调制模块3采用第二MZI结构，第二MZI上臂设置有第二相位调制模块6，用于通过第二相位调制模块6形成非对称MZI结构，改变光通过第二MZI上臂和下臂后相互干涉的结果，实现幅度调制。延时线5用于在相邻两个光路间产生τ时延，本实施例中延时线5采用阿基米德螺旋构造函数生成的螺旋线，本发明的其他实施例中也可以采用其他结构的延时线。
第一分束器1用于接收外部输入的光信号并将其均分为两束，形成第一上光路和第一下光路；第一MZI上臂位于第一上光路上，MZI下臂位于第一下光路上，用于通过调整施加在各幅度调制模块3和第一相位调制模块4的功率，分别实现第一上光路和第一下光路上光信号的幅度调制和相位调制；第一合束器2用于对第一MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为FIR滤波模块的输出。
FIR滤波模块的实现原理为：通过修改FIR滤波模块中两个光路振幅和相位的权值，即调整施加在幅度调制模块3和第一相位调制模块4上的功率，就可以实现对输出光谱的重塑，进行中心波长和带宽的调谐。
如图3所示，IIR滤波模块采用DR-MZI(双微环辅助-马赫增德尔干涉仪)结构，其包括位于DR-MZI前端的第二分束器7、分别耦合设置在DR-MZI上臂和下臂的微环谐振器9、分别设置在两个微环谐振器9上且位置对称的两个第三相位调制模块10、位于DR-MZI后端的第二合束器8；其中第三相位调制模块10位于相应微环谐振器9远离DR-MZI结构的一侧。IIR滤波模块要通过设置微环谐振器9的半径、微环谐振器9与DR-MZI上臂、DR-MZI下臂之间的间隙等参数，确保微环谐振器9工作在过耦合状态下，实现较强的耦合。同时，由于第三相位调制模块10集成设置在微环谐振器9上，可以实现低损耗的热光相位调谐。
第二分束器7的输入端连接第一合束器2的输出端，用于接收FIR滤波模块输出的光信号并将其均分为两束，形成第二上光路和第二下光路；DR-MZI上臂位于第二上光路上，DR-MZI下臂位于第二下光路上，通过调整相应微环谐振器9上第三相位调制模块10的功率控制DR-MZI上臂和下臂产生相位差，实现光信号的调制；第二合束器8用于对通过DR-MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为整个滤波器的输出。
IIR滤波模块的实现原理为：当两个微环谐振器9的谐振波长相同时，如图4所示，光能以最大的透过率从输入端口I1传输到输出端口O2，IIR滤波模块处于cross状态。此时cross端口(I1-O2)和bar端口(I1-O1)的输出光谱都近乎平坦，区别在于bar端口(I1-O1)有损耗，但cross端口(I1-O2)几乎没有损耗。通过推挽的方式增加IIR上臂和IIR下臂之间的相位差△φ，来反向移动两个MRR的谐振波长；当两个臂的相位差在谐振波长处达到π时，IIR滤波模块处于bar状态。此时，如图5所示，在谐振波长附近，cross端口(I1-O2)的光谱出现深陷波，如图6所示，bar端口(I1-O1)的光谱出现峰。
本发明中第一分束器1、第一合束器2、幅度调制模块3、延时线5、第二分束器7、第二合束器8以及微环谐振器9均为波导，其材料可以选择硅材料或氧化硅材料或氮化硅材料或三五族材料或铌酸锂材料，本实施例中为硅材料。由于硅材料的折射率随温度的变化而变化，且第一相位调制模块4、第二相位调制模块6以及第三相位调制模块10均为微型加热器，因此微型加热器可以通过硅材料的热光效应实现相位调制。在本发明的其他实施例中第一相位调制模块4、第二相位调制模块6以及第三相位调制模块10也可以为PIN结，PIN结可以通过上述材料的电光效应实现相位调制。
优选的，由于多模干涉器(MMI)有尺寸小、光学带宽大、制作公差大且偏振无关的特点，本实施例中第一分束器1、第一合束器2、第二分束器7以及第二合束器8均采用多模干涉器，在本发明的其他实施例中第一分束器1、第一合束器2、第二分束器7以及第二合束器8也可以采用Y分支耦合器和定向耦合器等其他类型的分数器和合束器。第一分束器1和第二分束器7均为3dB分路器，用于将输入的一路光信号均分为两路。其中第一分束器1和第一合束器2的端口为1X2端口，第二分束器7和第二合束器8的端口为2X2端口；将第二分束器7的两个输入端口分别记为I1、I2，第二合束器8的两个输出端口分别记为O1、O2，即每个IIR滤波模块的输入端口为I1、I2，输出端口为O1、O2。其中IIR滤波模块的输入端口I1用于连接FIR滤波模块的输出，输出端口O2作为整个新型混合滤波器的输出端口，用于输出最终滤波后的信号。
由于片上无限脉冲响应(IIR)滤波器效率高且光学结构简单，可以制作得非常紧凑，在相同带外抑制比的情况下可比FIR滤波器所需级数少，因此，本发明提供的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，采用FIR滤波器和与IIR滤波器的级联结构，相当于对信号进行了二次滤波，IIR滤波模块的带内损耗低且平坦，带外损耗高，可以有效提升整个滤波器的带外抑制比，实现快速滚降，如图7所示，在不影响带内信号的情况下，对通带以外信号的抑制程度很好，同时低阶的滤波器也可以实现良好的滤波效果。
基于上述FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，本发明还提供了一种滤波方法，具体包括以下步骤：
1】调整施加在FIR滤波器模块中各第一相位调制模块4和各第二相位调制模块6上的功率，即调整施加在FIR滤波器模块中各微型加热器上的功率，以改变输入光信号的幅度和相位，实现所需的光谱形状；
2】调整施加在IIR滤波器模块中各第三相位调制模块10上的功率，即调整施加在IIR滤波器模块中各微型加热器上的功率，使IIR滤波模块工作在bar状态，并使通带的中心波长与FIR滤波器模块的中心波长对准。
实施例二
本发明通过增加上述FIR滤波模块和IIR滤波模块的数量，可以获得更复杂的滤波器传输函数，从而提升滤波器的性能。
本实施例中提供的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，为4阶FIR与4阶IIR级联的新型混合滤波器，如图8所示，包括FIR滤波器单元和IIR滤波器单元。
FIR滤波器单元包括第三分束器11、2个并联的FIR滤波模块以及第三合束器12。本实施例中第一个FIR滤波模块和实施例一中的FIR滤波模块结构相同，区别在于本实施例中第二个FIR滤波模块中第一MZI上臂和第一MZI下臂上均设置有延时线5，且由第一个FIR滤波模块中第一MZI下臂至第2个FIR滤波模块中第一MZI下臂上的顺序，延时线5的时延长度依次递增一倍，即第二个FIR滤波模块中第一MZI上臂上延时线5时延长度为第一个FIR滤波模块中第一MZI下臂上延时线5的二倍长，第二个FIR滤波模块中第一MZI下臂上延时线5的时延长度为第一个FIR滤波模块中第一MZI下臂上延时线5的三倍长，用于保证从上至下相邻两光路的时延差恒定为τ。
IIR滤波器单元包括2个串联的IIR滤波模块，本实施例中IIR滤波模块与实施例一中的IIR滤波模块结构相同。
本实施例中第三分束器11和第三合束器12均采用多模干涉器(MMI)，其端口为1X2端口，即3dB分路器，用于将输入的一路光信号均分为两路或者将两路光信号合束为一路。具体的，本实施例中第三分束器11用于接收外部输入的光信号并将光信号均分为2束，两个FIR滤波模块中的第一分束器1分别位于2束光的光路上，用于将接收的光信号分别输入上下两个FIR滤波模块；第三合束器12用于对2个FIR滤波模块输出的光信号进行合束。第一个IIR滤波模块中的第二分束器7位于第三合束器12的出光光路上，其输入端口为I1用于连接第三合束器12的输出，用于将第三合束器12输出的光信号输入第一个IIR滤波模块；第一个IIR滤波模块中第二合束器8的输出端口O2连接第二个IIR滤波模块中第二分束器7的输入端口为I1，第二个IIR滤波模块中第二合束器8的输出端口O2作为整个新型混合滤波器的输出端口，用于输出最终滤波后的信号。这样就实现了FIR与IIR级联的新型混合滤波器阶数的扩展。
本发明中FIR与IIR级联的新型混合滤波器结构不限于上述二阶FIR级联二阶IIR和四阶FIR级联四阶IIR的形式，理论上可以是(2M FIR)X(2N IIR)，其中M，N均为正整数。实际应用中可根据性能以及芯片尺寸等要求选择合适的阶数。相应的滤波方法与实施例一中的滤波方法相同。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
包括FIR滤波模块和IIR滤波模块；
所述FIR滤波模块采用第一MZI结构，其包括位于第一MZI前端的第一分束器(1)、依次位于第一MZI上臂的幅度调制模块(3)和第一相位调制模块(4)、依次位于第一MZI下臂的延时线(5)、幅度调制模块(3)和第一相位调制模块(4)以及位于第一MZI后端的第一合束器(2)；所述幅度调制模块(3)采用第二MZI结构，第二MZI上臂设置有第二相位调制模块(6)，用于改变光通过第二MZI上臂和下臂后相互干涉的结果，实现幅度调制；
所述第一分束器(1)用于接收外部输入的光信号并将其均分为两束，形成第一上光路和第一下光路；第一MZI上臂位于第一上光路上，MZI下臂位于第一下光路上，用于通过调整施加在各幅度调制模块(3)和第一相位调制模块(4)的功率，分别实现第一上光路和第一下光路上光信号的幅度调制和相位调制；第一合束器(2)用于对第一MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为FIR滤波模块的输出；
所述IIR滤波模块采用DR-MZI结构，其包括位于DR-MZI前端的第二分束器(7)、分别耦合设置在DR-MZI上臂和下臂的微环谐振器(9)、分别设置在两个微环谐振器(9)上且位置对称的两个第三相位调制模块(10)、位于DR-MZI后端的第二合束器(8)；第三相位调制模块(10)位于相应微环谐振器(9)远离DR-MZI结构的一侧；
所述第二分束器(7)的输入端连接第一合束器(2)的输出端，用于接收FIR滤波模块输出的光信号并将其均分为两束，形成第二上光路和第二下光路；DR-MZI上臂位于第二上光路上，DR-MZI下臂位于第二下光路上，通过调整相应微环谐振器(9)上第三相位调制模块(10)的功率控制DR-MZI上臂和下臂产生相位差，实现光信号的调制；第二合束器(8)用于对通过DR-MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为整个滤波器的输出。
2.根据权利要求1所述的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
所述第一相位调制模块(4)、第二相位调制模块(6)以及第三相位调制模块(10)均为微型加热器。
3.根据权利要求2所述的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
所述第一分束器(1)、第一合束器(2)、第二分束器(7)以及第二合束器(8)均采用多模干涉器；
所述延时线(5)采用阿基米德螺旋构造函数生成的螺旋线。
4.根据权利要求3所述的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
所述第一分束器(1)、第一合束器(2)、幅度调制模块(3)、延时线(5)、第二分束器(7)、第二合束器(8)以及微环谐振器(9)的材料均为硅或氧化硅或氮化硅或三五族材料或铌酸锂材料。
5.一种FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
包括FIR滤波器单元和IIR滤波器单元；
所述FIR滤波器单元包括第三分束器(11)、M个并联的FIR滤波模块以及第三合束器(12)，M为大于等于2的整数；
所述FIR滤波模块采用第一MZI结构，其包括位于第一MZI前端的第一分束器(1)、依次位于第一MZI上臂的幅度调制模块(3)和第一相位调制模块(4)、依次位于第一MZI下臂的延时线(5)、幅度调制模块(3)和第一相位调制模块(4)以及位于第一MZI后端的第一合束器(2)；所述幅度调制模块(3)采用第二MZI结构，第二MZI上臂设置有第二相位调制模块(6)，用于改变光通过第二MZI上臂和下臂后相互干涉的结果，实现幅度调制；
第一个FIR滤波模块中第一MZI下臂、第二至第M个FIR滤波模块中的第一MZI上臂和第一MZI下臂上均设置有延时线(5)，且由第一个FIR滤波模块中第一MZI下臂至第M个FIR滤波模块中第一MZI下臂的顺序，延时线(5)的时延长度依次递增一倍；
所述第一分束器(1)用于将接收的光信号均分为两束，形成第一上光路和第一下光路；MZI上臂位于第一上光路上，MZI下臂位于第一下光路上，用于通过调整施加在各幅度调制模块(3)和第一相位调制模块(4)的功率，分别实现第一上光路和第一下光路上光信号的幅度调制和相位调制；第一合束器(2)用于对MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为FIR滤波模块的输出；
所述IIR滤波器单元包括N个串联的IIR滤波模块，N为大于等于2的整数；
所述IIR滤波模块采用DR-MZI结构，其包括位于DR-MZI前端的第二分束器(7)、分别耦合设置在DR-MZI上臂和下臂的微环谐振器(9)、分别设置在两个微环谐振器(9)上且位置对称的两个第三相位调制模块(10)、位于DR-MZI后端的第二合束器(8)；第三相位调制模块(10)位于相应微环谐振器(9)远离DR-MZI结构的一侧；
所述第二分束器(7)用于将接收的光信号均分为两束，形成第二上光路和第二下光路；DR-MZI上臂位于第二上光路上，DR-MZI下臂位于第二下光路上，用于通过相应的微环谐振器(9)和第三相位调制模块(10)对第二上光路和第二下光路上的光信号分别实现幅度调制和相位调制；第二合束器(8)用于对DR-MZI上臂和下臂调制后的光信号进行合束，并作为IIR滤波模块的输出；
所述第三分束器(11)的M个输出端分别连接M个第一分束器(1)的输入端，用于将接收的外部输入的光信号均分为M束后送入各第一分束器(1)；所述第三合束器(12)的M个输入端分别连接M个第一合束器(2)的输出端，用于对M个FIR滤波模块输出的光信号进行合束；第一个IIR滤波模块中的第二分束器(7)的输入端连接第三合束器(12)的输出端，第N个IIR滤波模块中的第二合束器(8)输出的光信号作为整个滤波器的输出。
6.根据权利要求5所述的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
所述第一相位调制模块(4)、第二相位调制模块(6)以及第三相位调制模块(10)均为微型加热器。
7.根据权利要求6所述的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
所述第一分束器(1)、第一合束器(2)、第二分束器(7)、第二合束器(8)、第三分束器(11)以及第三合束器(12)均采用多模干涉器；
所述延时线(5)为阿基米德螺旋构造函数生成的螺旋线。
8.根据权利要求7所述的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器，其特征在于：
所述第一分束器(1)、第一合束器(2)、幅度调制模块(3)、延时线(5)、第二分束器(7)、第二合束器(8)、微环谐振器(9)、第三分束器(11)以及第三合束器(12)的材料均为硅或氧化硅或氮化硅或三五族材料或铌酸锂材料。
9.一种基于权利要求1-8任一所述的FIR与IIR级联的新型片上混合滤波器的滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：
1】调整施加在各第一相位调制模块(4)和各第二相位调制模块(6)上的功率，改变第一上光路和第一下光路上光信号的幅度和相位，实现所需的光谱形状；
2】调整施加在第三相位调制模块(10)上的功率，使IIR滤波模块工作在bar状态，并使通带的中心波长与FIR滤波模块的中心波长对准。
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