CN202533606U - 双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，包括两个光纤耦合器、一个偏振控制器和一段高双折射光纤，其中第一光纤耦合器和第二光纤耦合器级联形成马赫-曾德干涉仪，其中所述第一光纤耦合器和第二光纤耦合器串接形成第一个闭环；所述偏振控制器、高双折射光纤和第二个耦合器串接形成第二个闭环，由此形成双通马赫-曾德干涉仪，本实用新型所述滤波器可实现偏振无关平顶梳状带通输出，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。

Description

双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器

技术领域

本实用新型属于光纤技术领域，涉及一种基于马赫-曾德干涉仪的偏振无关平顶梳状光纤滤波器。

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，但是光纤光栅滤波器的温度稳定性并不是很好，因此限制了其应用范围。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。另外，在光纤通信系统中，光的偏振态会由于单模光纤的影响而随机改变，这就要求滤波器对光的偏振态不敏感。本实用新型所涉及的基于改进双通马赫-曾德干涉仪的光纤状滤波器，其平顶带宽超过信道间距的50％，而且偏振态无关。

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，提供双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，具体技术方案如下。

双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，包括两个光纤耦合器、一个偏振控制器和一段高双折射光纤，其中第一光纤耦合器和第二光纤耦合器级联形成马赫-曾德干涉仪，其中所述第一光纤耦合器和第二光纤耦合器串接形成第一个闭环；所述偏振控制器、高双折射光纤和第二个耦合器串接形成第二个闭环，由此形成双通马赫-曾德干涉仪。

上述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器中，两个光纤耦合器分光均比为50％∶50％。

上述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器中，两个光纤耦合器为普通单模光纤耦合器。

上述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器中，偏振控制器为标准单模光纤偏振控制器。

上述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器中，所述高双折射光纤快轴和慢轴的折射率差大于或等于0.0005。

上述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器中，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)本实用新型提供的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，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)本实用新型对光的偏振态不敏感，极大的扩大了其应用范围。

(3)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是实施方式中双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器的结构示意图。

图2是实施方式中

与

不同关系时T₁与T₂随波长变化的曲线。

图3是图1中第二端口104输出的平顶梳状谱示意图。

图4是实施方式中不同θ对平顶平整度的影响示意图。

图5是实验所测得的梳状谱示意图。

上述附图中，光纤耦合器1、偏振控制器2、高双折射光纤3。E₁和E₁′分别为第一端口103的输入和输出光场，E₂和E₂′分别为第二端口104的输入和输出光场。L₁表示马赫-曾德干涉仪的第二臂102的单模光纤总长度，L₁+ΔL表示马赫-曾德干涉仪的第一臂101的单模光纤总长度。

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，基于改进双通Mach-Zehnder干涉仪的偏振无关平顶梳状光纤滤波器包括两个光纤耦合器、一个偏振控制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，所述偏振控制器和高双折射光纤串接在干涉仪远离端口的第二个环中。

本实用新型的工作原理如下：

根据光的干涉理论，本实用新型的传输特性可用琼斯矩阵表示如下：

$\left[\begin{array}{c}\left[E_1^{\′}\right]\\ \left[E_2^{\′}\right]\end{array}\right]=\left[C_1\right]\left[T\right]\left[C_2\right]\left[\begin{array}{cc}0& 1\\ 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\left[P\right]\left[J\right]\\ \left[J\right]\left[P\right]\end{array}\right]\left[C_2\right]\left[T\right]\left[C_1\right]\left[\begin{array}{c}\left[E_1\right]\\ \left[E_2\right]\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中E₁和E₂分别为第一端口103和第二端口104的输入光场，可以假设为E₁＝[Acosα；Asinα]，E₂＝[0；0]，即第一端口103有输入光场，第二端口104没有输入光场。A为输入光场的振幅，α为输入光场的偏振方向与高双折射光纤的快轴的夹角。[C_m](m＝1，2)，[P]，[J]和[T]分别表示光纤耦合器、偏振控制器、高双折射光纤和改进双通马赫-曾德干涉仪第一个环的传输矩阵。有

$\left[C_m\right]=\left[\begin{array}{cc}\sqrt{1-c_m}& j\sqrt{c_m}\\ j\sqrt{c_m}& \sqrt{1-c_m}\end{array}\right],$ $\left[P\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right],$

$\left[J\right]=\left[\begin{array}{cc}{e}^{{\mathrm{jkn}}_o{L}_2}& 0\\ 0& e^{{\mathrm{jkn}}_e{L}_2}\end{array}\right],$

其中c_m(m＝1，2)为光纤耦合器的耦合比，有c₁＝c₂＝0.5；θ为光通过偏振控制器之后偏振方向被旋转的角度；L₂，n_o和n_e分别为高双折射光纤的长度，快轴和慢轴的折射率；n是标准单模光纤的纤芯折射率；k为波数；

为马赫-曾德干涉仪两臂相位差，有

根据式(1)，并带入相关参数，可以得到第二端口104的透过率T为：

式中

其中

为高双折射光纤引起的位相差。为了观察T₁和T₂的关系，根据式(3)，当ΔL＝1.37mm，n＝1.46和θ＝90°时，可以得到如图2所示结果，其中曲线a表示T₂随波长的变化关系，曲线b表示

时T₁随波长的变化关系，曲线c表示

时T₁随波长的变化关系，曲线d表示时T₁随波长的变化关系，曲线e表示

时T₁随波长的变化关系。可以看出，T₁的周期随

的改变而变化。当满足

时，忽略T₁的平顶部分，T₂的周期是T₁周期的2倍，这时，输出的平顶梳状谱如图3所示。进一步调节θ，可以调整平顶的平整度，如图4所示，曲线a、b、c、d分别对应θ的值为60°，70°，80°，90°。在实施当中，通过调节L₁和L₂的长度，改变偏振控制器的状态，可以得到如图5所示的平顶梳状输出结果，其结果与理论相符。

Claims (6)

1.双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，其特征在于包括两个光纤耦合器、一个偏振控制器和一段高双折射光纤，其中第一光纤耦合器和第二光纤耦合器级联形成马赫-曾德干涉仪，其中所述第一光纤耦合器和第二光纤耦合器串接形成第一个闭环；所述偏振控制器、高双折射光纤和第二个耦合器串接形成第二个闭环，由此形成双通马赫-曾德干涉仪。

2.如权利要求1所述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，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所述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，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所述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，其特征在于偏振控制器为标准单模光纤偏振控制器。

5.如权利要求1所述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，其特征在于所述高双折射光纤快轴和慢轴的折射率差大于或等于0.0005。

6.如权利要求1～5任一项所述的双通马赫-曾德干涉仪型偏振无关平顶梳状光纤滤波器，其特征在于所述传输光纤为标准单模光纤。

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