CN201909861U - 一种可调谐平顶多信道光纤滤波器 - Google Patents

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蒙红云
沈维
黄旭光
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South China Normal University
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Abstract

本实用新型公开一种可调谐平顶多信道光纤滤波器，包括两个偏振控制器、两个光纤耦合器、一段高双折射光纤，所述两个光纤耦合器级联形成马赫-曾德干涉仪，一个偏振控制器通过传输光纤连接在干涉仪的一个输入端，另一个偏振控制器和一段高双折射光纤通过传输光纤串接在干涉仪的一条干涉臂上。本实用新型所述滤波器可实现平顶带通输出，且波长可调。

Description

一种可调谐平顶多信道光纤滤波器
技术领域
本实用新型属于光纤技术领域，涉及一种可调谐平顶多信道光纤滤波器。
背景技术
随着通信技术的发展，通信业务将转向以高速IP数据和多媒体为代表的宽带业务，这对光通信网络的带宽和容量提出越来越高的要求。密集波分复用(DWDM)技术因其对光纤通信系统容量的极大的提高成为了光纤传输网络增容的主要技术手段。
多信道滤波器是DWDM光纤通信系统中的重要器件，它的性能直接关系到光纤通信网络的传输质量。其中，光纤光栅是目前应用最为成熟的一种光纤型滤波器，这种滤波器具有结构相对简单、抑制比高和价格低廉等优点。但是光纤光栅滤波器的温度稳定性并不是很好，特别是长周期光纤光栅，受温度的影响非常敏感，高达0.1~0.3℃，这大大影响了其作为滤波器的稳定性。同时，当环境温度大于300℃时，光纤光栅会开始退化，因此不利于其在某些特殊环境中的应用。此外，由于光纤光栅的3dB带宽较小，导致其作为滤波器时的信号保真度和信号波长漂移容忍度较差，增加了DWDM系统对波长控制方面的要求，使得成本增加。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种可调谐平顶多信道光纤滤波器，具体技术方案如下。
可调谐平顶多信道光纤滤波器，包括两个偏振控制器、两个光纤耦合器、一段高双折射光纤（Hi-Bi），所述两个光纤耦合器级联形成Mach-Zehnder干涉仪，其中一个偏振控制器连接在所述干涉仪的一个输入端，另一个偏振控制器和所述一段高双折射光纤串接在干涉仪的一条干涉臂上。
上述的可调谐平顶多信道光纤滤波器中，两个光纤耦合器分光均比为50％：50％。
上述的可调谐平顶多信道光纤滤波器中，两个光纤耦合器为普通单模光纤耦合器。
上述的可调谐平顶多信道光纤滤波器中，所述高双折射光纤的快慢轴折射率差大于或等于0.0005。
上述的可调谐平顶多信道光纤滤波器中，偏振控制器为标准单模光纤偏振控制器。
上述的可调谐平顶多信道光纤滤波器中，所述传输光纤为标准单模光纤。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点：
（1） 本实用新型具有平顶滤波特性，对信号波长漂移容忍度较高，从而可以大大降低DWDM系统对波长控制方面的要求，节省系统成本。
（2）本实用新型结构简单，且为全光纤结构，便于集成。
附图说明
图1是可调谐平顶多信道光纤滤波器的结构示意图。
图2是图1中端口203处的输出光谱图。
图3是不同                                                
Figure 618788DEST_PATH_IMAGE001
对平顶平整度的影响示意图。
图4是波长转换示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步说明，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。
如图1所示，可调谐平顶多信道光纤滤波器包括两个偏振控制器（PC1、 PC2）、两个光纤耦合器（C201、C202）和一段高双折射光纤Hi-Bi，所述两个光纤耦合器级联形成Mach-Zehnder干涉仪，其中一个偏振控制器连接在所述干涉仪的一个输入端，另一个偏振控制器和所述一段高双折射光纤3串接在干涉仪的一条干涉臂上。
图1中，
Figure 922731DEST_PATH_IMAGE002
-
Figure 10903DEST_PATH_IMAGE003
分别表示端口201~204处的光场， 
Figure 716691DEST_PATH_IMAGE004
表示Mach-Zehnder干涉仪接有偏振控制器PC2的一干涉臂的单模光纤总长度，
Figure 864907DEST_PATH_IMAGE005
表示Mach-Zehnder干涉仪另一干涉臂的单模光纤长度，
Figure 656145DEST_PATH_IMAGE006
表示高双折射光纤Hi-Bi的长度。两个光纤耦合器分光均比为50％：50％。
工作原理如下：
根据光干涉理论，本实用新型的传输特性可用琼斯矩阵表示如下：
Figure 548009DEST_PATH_IMAGE007
                   (1)
其中， 
Figure 45987DEST_PATH_IMAGE008
和
Figure 879950DEST_PATH_IMAGE009
分别表示端口201和端口202 的输入光场，设为
Figure 643638DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 526144DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 940944DEST_PATH_IMAGE012
为输入光场的振幅，
Figure 696542DEST_PATH_IMAGE013
为输入光场偏振方向与双折射光纤快轴的夹角，通过偏振控制器PC1可以调节
Figure 134476DEST_PATH_IMAGE013
。
Figure 617410DEST_PATH_IMAGE014
,
Figure 903029DEST_PATH_IMAGE015
,
Figure 16479DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 4026DEST_PATH_IMAGE017
分别表示光纤耦合器（C201、C202）、偏振控制器
Figure 41384DEST_PATH_IMAGE018
、高双折射光纤和Mach-Zehnder干涉仪两个臂的传输矩阵。有
Figure 102881DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 449548DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 675124DEST_PATH_IMAGE021
Figure 703123DEST_PATH_IMAGE022
，  
Figure 2010206775627100002DEST_PATH_IMAGE023
其中
Figure 760072DEST_PATH_IMAGE024
（m=1,2）为光纤耦合器的耦合比，有
Figure 2010206775627100002DEST_PATH_IMAGE025
， 
Figure 12062DEST_PATH_IMAGE026
为光通过偏振控制器之后偏振方向被旋转的角度，
Figure 2010206775627100002DEST_PATH_IMAGE027
为高双折射光纤的长度，
Figure 353362DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 2010206775627100002DEST_PATH_IMAGE029
分别为高双折射光纤快轴和慢轴的折射率（两者之差大于或等于0.0005，），
Figure 292298DEST_PATH_IMAGE030
为Mach-Zehnder干涉仪第二个臂的长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
是标准单模光纤的纤芯折射率，为波数。
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为干涉仪两臂的相位延迟，有
Figure 977674DEST_PATH_IMAGE034
其中，为Mach-Zehnder干涉仪臂1中单模光纤的总长度。
根据式（1），并带入相关参数，可以得到端口3的透过率为：
Figure 113438DEST_PATH_IMAGE036
          (2)
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE037
Figure 723542DEST_PATH_IMAGE038
为双折射光纤引起的位相差，根据式（2），通过调整
Figure 394694DEST_PATH_IMAGE004
、和
Figure 391917DEST_PATH_IMAGE006
，当满足条件
Figure 422190DEST_PATH_IMAGE040
时，可以获得端口203的平顶输出，如图2所示。通过调节
Figure 331372DEST_PATH_IMAGE001
，可以调整平顶的平整度，如图3所示，曲线a、b、c、d、e、f、g分别对应
Figure DEST_PATH_IMAGE041
的值为1.21
Figure 105293DEST_PATH_IMAGE042
，1.24
Figure 783530DEST_PATH_IMAGE042
，1.27
Figure 922387DEST_PATH_IMAGE042
，1.30
Figure 568132DEST_PATH_IMAGE042
，1.33
Figure 630897DEST_PATH_IMAGE042
，1.36
Figure 616171DEST_PATH_IMAGE042
，1.39
Figure 988246DEST_PATH_IMAGE042
。如图4，通过调节
Figure DEST_PATH_IMAGE043
，即调节偏振控制器PC1，可以实现不同波长的滤波。

Claims (6)

1.一种可调谐平顶多信道光纤滤波器，其特征在于包括两个偏振控制器、两个光纤耦合器和一段高双折射光纤，所述两个光纤耦合器级联形成马赫-曾德干涉仪，其中一个偏振控制器连接在所述干涉仪的一个输入端，另一个偏振控制器和所述一段高双折射光纤串接在干涉仪的一条干涉臂上。
2.如权利要求1所述的可调谐平顶多信道光纤滤波器，其特征在于两个光纤耦合器分光均比为50％：50％。
3.如权利要求2所述的可调谐平顶多信道光纤滤波器，其特征在于两个光纤耦合器为普通单模光纤耦合器。
4.如权利要求1所述的可调谐平顶多信道光纤滤波器，其特征在于所述高双折射光纤的快轴和慢轴的折射率差大于或等于0.0005。
5.如权利要求1所述的可调谐平顶多信道光纤滤波器，其特征在于偏振控制器为标准单模光纤偏振控制器。
6.如权利要求1～5任一项所述的可调谐平顶多信道光纤滤波器，其特征在于所述传输光纤为标准单模光纤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102062902A (zh) * 2010-12-24 2011-05-18 华南师范大学 基于马赫-曾德干涉仪的可调谐平顶多信道光纤滤波器

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