几种常用滤波器的特性.doc

1、光 通 信 技 术 Vol 26z 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing Home. All rights reserved. http:/。冯丹琴，女，1978 年生，硕士研究生 2001-03-05 收稿OPTICAL COMMUNICATDN TECHNOLOGY No. 1几种常用滤波器的特性。冯 丹 琴 盛 秋 琴 陈 凯 贾 宝 华 韩 军(南 开 大 学 物 理 学 院 光 电 信 息 科 学 系 天 津 300071)摘要对几种滤波器的原理、特性和应用进行了研究比较，并特别介绍了目前的研究热点:各种光纤 光

2、栅滤波器及集成阵列波导滤波器等。如今滤波器的蓬勃发展表明，它将在未来的光通信系统中发挥 越来越重要的作用。关键词滤波器光纤滤波器梳状光纤光栅相移长周期光纤光栅集成阵列波导光栅中图分类号 TN713 文献标识码 A 1 引言滤波器是一种波长选择器件，它在光纤传感以及 光纤通信系统中具有许多重要的应用，可以用于半导 体激光器或光纤激光器的反射腔镜和窄带滤波、复用 /解复用器、光放大器中的噪声抑制、波长选择器波 长转换器色散补偿器以及延时器等。滤波器的研究 发展十分迅速，受到了人们的普遍关注。最新的基于 DFB 激光二极管和光纤布喇格光栅(FBG)的可调谐 非相干光纤横向滤波器以及利用 WDM 技术

3、的并 联光纤-光学-基底的 RF 滤波器 2等结构更为复杂， 性能也更佳。滤波器的种类繁多，性能各异，功能也各 不相同，它们在未来的光纤通信和传感领域必将发挥 更重要的作用。2 几种滤波器的原理、特性和应用实现波长选择的方法主要有干涉滤波法、棱镜和 光栅的色散分光法、光纤布喇格光栅(FBG)光谱滤波 法、声光滤波法、集成纤维或集成波导滤波法等等。下 面分别介绍这些滤波器。2 1 干涉膜滤光器所谓多层介质膜干涉滤波器，就是高低折射率的 材料以预先设计的厚度沉积在玻璃基片上，以达到所 要求的波长响应特性，如图 1 所示。这种器件的光学 特性，取决于光学膜的反射、透射特性。其光学膜一般 镀制成截止(

4、短波或长波截止)滤光片或带通滤光片。当前的镀膜技术结合了材料科学、真空物理学、薄膜 物理化学、计算机辅助设计等先进技术，可以将多层 介质膜干涉滤光器制成超窄带型，由此可制成密集型 波分复用器，其复用信道间隔+ AA 时，匹配层选择合适的位相 厚度可以达到中心波长为 A。实验时采用的多层介质 结构为G(HL)5H2LH (LH)5A (G 为玻璃，对应折射 率为 n s= 1.52， nH= 2. 35(ZnS)，瓜=1.38MgF2);A 为空气，对应折射率为 n0= 1 00)。多层膜分别为十 一层，中心波长分别 K- AA= 500nm 和 K+ AA= 600nm，匹配层厚度为二分之一波

5、长，中心波长 K= 550nm。 膜系对应阻带范围从 445nm 到 715nm。当米 用的多层介质结构为 G(HL )5HLH (LH)5A 时，中心 波长分别 K- AA= 460nm 和 K+ AA= 640nm，匹配层 厚度为四分之一波长，中心波长K= 550nm。膜系对 应阻带范围从 400nm 到 750nm。1 2 法布里-珀罗谐振腔滤波器众所周知，法布里-珀罗谐振腔对满足下面相位 条件的光波可形成稳定振荡并输出等间隔的梳状被 形。C . n/cos6i- , o = 4n 、 = 2m n (1)A其中 5为相位变化量，6 为光波入射腔体的入射角， l 为谐振腔长， n为腔体内

6、介质的折射率， m为整数。这 样， Fabry -尸 erot腔和耦合器组合即可构成滤波器。由 式（1)可知，当 m值取定后，确定满足相位条件的具 有峰值透过率波长的因素为: n、 l和 Q,因此调节这三 个变量就可以达到波长调谐的目的。2 2 1 腔长调谐的法布里-珀罗谐振腔滤波器可调谐色散补偿 MEM S 全通滤波器是基于微 型电动机械(M EM )控制的可变反射层和热调谐腔镜 的多级光学全通滤波器。如图 2 所示，全通滤波器 6 的主要结构是机械可调抗反射膜(MARS)装置，即厚 度可变的 Pabry-Perot 腔。腔由硅衬底、空气隙和四分之一波长厚度的介质膜组成。通常空气隙宽度为 3

7、K/4，介质膜的材料是硅酸氮。通过加上不同的电 压，介质膜和衬底顶部构成的腔镜的反射率会变化， 同时，通过衬底处的热-电致冷装置可控制腔的厚度 来实现调谐。由介质膜和衬底顶部构成的腔镜的反射 率为 70%左右。当电压加到介质膜上方的电极时，空 气隙宽度由3K/4 变化为 K/2(介质层的厚度变化了 0. 35n)。这是由于电压能产生静电力把介质膜拉近 衬底，同时介质张力产生线性回复力综合产生的。当 空气隙宽度为A/2 时，由于硅酸氮对硅衬底来说相 当于抗反射涂层，所以反射率减到约 0%。在衬底的 底部需要涂上筒反射率涂层，用多层堆(multi-layer stack)时，能获得大于 97%的反

8、射率。衬底的厚度 l 决定自由光谱范围 FSR= c/angI，其中 ng 为群折射 率。若要得到 100GHz 的 F SR，硅的厚度为 411 _。要 减少色散损耗，可通过大的膨胀光束（束腰接近 300_)来实现。一级可调谐色散补偿 MEM S 全通滤 波器由两根光纤，一个透镜和全通滤波器构成。为了 更好地耦合反射光，光纤要和透镜同轴。小角度的入 射角能减少多重反射和偏振损耗。此滤波器的频率依 赖的群时延是周期性的，当选择的滤波周期和 WDM 系统的通道间隔相同时，多通道色散补偿即能实现。 C K Madsen 等 7制作了 FSB 为 100GHz且偏振不 敏感的可调谐全通滤波器。该滤波

9、器利用了两级装 置，调谐范围 100ps/nm，通带宽度 50GHz，群时延 脉动 3ps。2 2 2 折射率调谐的法布里-珀罗谐振腔滤波器电调谐液晶滤波器采用在法布里-珀罗腔中注入 液晶作为腔体介质，通过对液晶施加电场使腔体介质 折射率改变的方法来实现透过波长的可调谐。图 3 为 电调谐液晶滤波器的结构示意图。它由两平行玻璃图 2 电压引起空气隙变化的 M EM S 全通 滤波器结构示意图48 光 通 信 技 术 2002 年 第 1 期图 6 AOTF 示意图图 3 电调谐液晶滤光片结构示意图TE吸收 E 认散.又拟能 3 Ajf*it3FPC; 光纤准直仪 0SA:光谱分析仪图 5 角调

10、谐 F-P 腔滤波器结构示意图 图 7 声光可调谐滤波器结构图 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/,V放 大 部 分 相 位 控 制 部 分 f透 棱多 量 子 阱 激 光 器 抗 k 膜 液 晶 波 光 片图 4 LC-FPI 构成可调谐光波长转换器基板、锡铟氧化物（rro)透明电极 层、高反射介质镜 层、定向层和液晶层组成,ITO 透明电极层、高反射 介质镜层和定向层依次镀在平行玻璃基板上。由于电 调谐液晶滤波器具有带宽窄、低损耗、调谐范围大、控

11、制电压低、连续可调、结构简单、低成本等优点，因而 很有希望应用于未来的光波分复用及光交换系统中。 电调谐液晶滤波器可用于光解复用，可调谐光源,可 调谐波长转换器等。据报导，图 4 所示的的可调谐波 长转换器 8在外腔长度约为 45nm 及外部反射镜反 射率为 90%的情况下，当输入光波在 149h 1515nm 范围内变化时,其输出光波可在 148h 1552nm 之间 进行调谐输出。2 2 3 角调谐的法布里-珀罗谐振腔滤被器文献9报导了具有周期性高斯透射比曲线的角 调谐 F-P 腔滤波器,结构如图 5 所示。它在光谱范围 内的高斯透射比大小是 40dB 到峰值透射。它的特性 使它可以作为入

12、射高斯光束光纤耦合输出的偏置。此 滤波器可以当作通常的窄带滤波器使用,还可用作波 分复用通道的光学噪声滤波,消除自发放大辐射以及 双向传输的反向散射光。23 声光调谐滤波器声光调谐滤波器(AO TF)是一种多样性的器件， 它是建立在声光相互作用基础上的。图 6 所示是一种 简单的 AO TF,它包括一个由双折射材料制成的波 导,即声音传感器。我们假设入射光能量都处于 TE 模式中,一个只选择 TM 模式光能量的偏振器即 TE 通偏振器放在波导的另一端。当选定波长附近的一个 窄光带的光能量转换成为 TM 模式,而其它的光继 续以 TE 模式传播时,我们就得到了一个波长选择滤 波器。声光可调谐滤波

13、器具有多态波分复用开关的功 能,可提供大量彼此间独立且可调谐的波长通道、应 用灵活、调谐范围宽，目前已成为国际上研究和应用 的热点。但是,它有一个明显的缺点，即它的串扰很严 重。而且,要提高它的性能,声光作用的长度必须加 大,这样的器件制造起来很困难。所以在目前情况下, 声光调谐滤波器尚需进一步完善,实践中应用相对较 少。国内已有实用的将 TE/IM 模转换器和 TE 通 偏振器集于一体的集成光学声光可调谐滤波器 1 它的结构如图 7 所示。其中心波长为 1. 523_,在射 频驱动功率为 35nW、声光相互作用长度为 16mm 时,对信号的插入损耗最大为-4dB、带宽为 1. 6nm、 调谐

14、范围为140nm、模式转换效率大于 99 3%。性能 参数方面达到国外与偏振有关的同类器件的先进水2002 年 第 1 期 冯 丹 琴 盛 秋 琴 陈 凯 等 ： 几 种 常 用 滤 波 器 的 特 性 49 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. AH rights reserved. http:/平。整个器件封装在 13mm X 10mm X 32mm 的银合 金盒子中，两端接有尾纤。该器件性能稳定，可用于光 纤通信波分复用系统中的滤波器路由器。又由于它 的带宽很窄且可连续调谐，所以也适用于光谱测量与 分析

15、。24 光纤滤波器为了进一步使光纤通信系统发展成为全光网络， 需要各种能够具有波长选择的功能单元。光纤滤波器 是完成上述功能单元的关键器件之一，因此一直受各 国研究部门的关注。2 4 1 光纤布喇格光栅滤波器由于光纤布喇格光栅具有中心反射波长可以精 密控制、反射带宽可以任意选择且可以做得很小、反 射率几乎可达 100%、与普通光纤连接简便等优点， 用光纤布喇格光栅做滤波器，可以对光纤透射频谱中 的任一波长进行窄带滤出。器件的性能由光纤布喇格 光栅光谱特性决定。基于布喇格光谱特性，可以构成 窄带带阻、宽带带阻、宽带带通等不同滤波器。窄带带阻滤波器常使用多个不同波长的光纤光 栅串联，这样可用于波分

16、复用器，反射分离不同的波 长。这种滤波器在分辨率和体积尺寸方面，比传统的 光栅及棱镜波分复用器优异得多，而且调谐方便。早 在1995 年，文献11就报道了用于 4 个信道，波长间 隔为 0 8nm，传输 100km 的 WDM 网络传输实验，效 果很好。Se Yoon Km 等 12人报导了在一段光纤上 刻入 4 个完全相同的可调谐光纤光栅和 2 个环行器 构成的 OADM，调节压电转换器来改变光纤光栅的 布喇格波长。在 1 根光纤上刻有多个特定反射谱的光 纤光栅工艺复杂，技术要求高。为简化工艺，可把几个 不同中心波长的光纤光栅串联在一起，效果是一样 的。宽带带阻滤波器可用于激光放大器泵浦光反

17、射 镜，提高泵浦效率，又可降低输出光中泵浦光对信号 光的干扰，干扰可降低 30dB。布喇格光栅起的是反射作用，即对特定波长的光 产生反射。要想建立起带通滤波器，即从宽波带中选 出特定波长的光，并使其具有窄的带宽，这可由多种 方法来实现。这里介绍一种利用光纤偏振分光器 (Fiber Polarization Sp litter)和布喇格光栅相结合起 来形成的一种带通滤波器，其特点是损耗低。光纤偏 振分光器(FPS)的作用是将入射光分成偏振方向互 相垂直的两束光线，对一偏振方向的光近 100%的通 过，对另一偏振方向的光近 100%的耦合出去。滤波 器结构如图 8，原理为光被耦合入臂 1，其偏振方

18、向通过调节环行偏振控制器 PC1 控制。通过 FPS 后耦合 入臂 2、4，臂 2、4 上各有一环行偏振控制器 PC2 和 PC3，它起四分之一波片作用。任意偏振光进入 FPS 后均变为互垂两偏光，经臂 2、4 分别反射，都耦合入 臂 3，则可实现带通滤波。这种装置的损耗可通过减 少 FPS 的损耗，两臂写入相同布喇格光栅等方法来 降低，损耗可低于 0 5dB。窄带带通滤波器除可用作 带通滤波器外，还可用于窄带隔离器波长选择器色 散补偿器等。此滤波器的缺点是布喇格光栅必须与耦 合器环路器等器件联合使用，使得其结构复杂、成本 较高。2 4 2 Moire 光纤光栅带通滤被器Moire 光纤光栅的

19、折射率分布是一种具有慢变 包络的快变结构，这种结构不仅可以有效抑制布喇格 光纤光栅反射谱中的边瓣效应，而且可以在反射阻带 中打开一个或多个透射窗口，轻而易举地实现多带通 滤波的作用。同时，Moire 光纤光栅带通的位置及带 通宽度可通过控制写入条件灵活改变。利用这种 Moire光纤光栅可制成带通或梳 E 状滤波器等。和布喇 格光纤光栅带通滤波器相比较，M o ire 光纤光栅克服 了必须与耦合器环路器等器件联合使用的缺点。为了避免高速率系统传输中的阻塞，要求传输滤 波器具有带通平稳( 1dB 抖动 )、陡直、接近线形的 相位响应特性以及近似于零的色散。L aw rencet 小 组 13在啁啾

20、 Moire 光纤光栅中引入常数折射率，得 到多通道平稳带通滤波器，带通陡直平稳，其抖动0 5dB。243 梳状光纤光栅滤波器光学梳 E 状滤波器是指具有相同间隔，多个性能相 同的透射光谱或反射光谱的滤波器。它是基于取样光 纤光栅（sampled fiber gratings)的光谱特性制作而成的。取样光纤光栅可以采用振幅掩模板与位相掩模 板叠加的方法写制。通过改变振幅掩模板的周期 p = a + b (a为每一段布喇格光栅曝光长度， b为每一段布 喇格光栅非曝光长度)，占空比，即取样率为 T = a/p，图 8 光纤布喇格光栅带通滤波器58 光 通 信 技 术 2002 年 第 1 期M 1

21、547 1540 IM9 1550 1551 1552 1553 1554波长(nm)T=0, lf L=20mm, P=l. Omm图 10 基于 PSLPG 的 OADM 结构图图 9 理论上 8 波长梳状滤波器的反射谱及光纤光栅总长度 L等参数,来改变取样光栅光谱 特性。图 9 为结合数值法解方程得到的 T = 0 1,L = 2Qnm, P = 1 0mm 的光谱图。从图中可以看出梳状 滤波器具有反射率高、反射峰均匀、反射峰间隔(对应 光波分复用的波道间隔)稳定及谱宽窄等优点。这种 滤波器可用作密集型被分复用系统中多波长输出激 光器的反馈谐振腔，上/下载复用器(ADM ),光放大 器中

22、的抑制噪声。它的缺点是不能实现调谐。2 4 4 相移长周期光纤光栅滤波器长周期光纤光栅是一类特殊的光纤光栅，它的周 期相对较长，满足相位匹配条件的是同向传输的导模 和包层模。这一特点导致长周期光纤光栅在光纤通信 及光纤传感领域有着许多布喇格光纤光栅及其他光 器件所不能替代的优势和重要应用，也极大地推进了 它的理论研究。随着长周期光纤光栅制作技术的日益 成熟，已有可能制作出复杂结构的长周期光纤光栅滤 波器件。而且作为一种带阻滤波的传输型全光纤器 件，其后向反射极小，有独特优势，通过合理的结构设 计，完全可以将其应用到波分复用网络的光分插复用 器或光交叉互联单元等关键器件中作为滤波、波长路 由单元

23、。切趾型(有效抑制滤波器振荡)相移长周期光纤 光栅有着优良的光谱特性，传输光谱中只有两个明显 的主阻带，主、次阻带近似等间距地分布在设计波长 的两侧，且主阻带峰峰之间的波长间隔随着插入跃变 R相移个数的增多而增大。将 n个切趾型相移长周期 光纤光栅级联起来，通过适当的参数设计，可以实现 多个阻带滤波的效果。基于相移长周期光纤光栅带阻 滤波器的光分插复用器 14结构如图 10,此结构配置 简单易行，由两个 3dB 耦合器和相移长周期光纤光 栅 P SL P G1 和 P SL P G2 (3 个光栅)组成。波长为 K1 K 的8 个波分复用系统信道从输入端经耦合器 1 后 1994-2010 C

24、hina Academic Tourna Electronic Publish分成两路，一路经由 PSLPG1 (阻带中心波长为 A、Az) 滤除 K：、K1 信号，再经耦合器 2 与从 ADD 端口加入 的新信道 Az、At 一起汇合输出；而在 DROP 端口，由 三个相移长周期光纤光栅构成的级联长周期光纤光 栅可同时对 6 个信道波长 U、A,、 、 、 K)进行带阻 滤波，由于在其他波长上有较高的传输率，因此未被 滤除的 K：、A/信号从 DROP 端口输出。此器件可灵活 地对波分复用网络各波道进行上、下路选择，与以往 基于布喇格反射型滤波器的光分插复用器结构相比 较，无需光环行器。而且

25、由于相移长周期光纤光栅的 双带阻滤波特性，在分插信道较多时，光分插复用器 中的光栅数目无明显增加。基于这些优点，此复用器 有着潜在的应用前景。2 4 5 Chirped 光栅宽带滤波器Chirped 光栅有带宽较宽，色散补偿率高等特 点。但大的色散同宽带宽是矛盾的，所以需要综合考 虑。另外，Chiiped 光栅的反射谱具有被动性，这种波 动性的产生原因与均匀光栅的一样，也不利于应用。 适当地修正折射率分布，即使光纤光栅两端折射率调 制度逐步递减，可改善这种波动性。Chirped 光栅的 独特点使它成为研究的热点。利用 Chirp 型光栅可构成宽带滤波器用于色散 补偿和产生超短脉冲。文献15中报

26、导了宽带滤波器 用于色散补偿的优化设计。得到 Chirp 系数值为 70 时，可补偿 2 5Gb/(对应频率展宽 30GHz)系统大约 100km 的传输距离(对应总色散值 2000PS2)。2 4 6 Mach-Zehnder 光纤滤波器M ach-Zehnder 光纤滤波器是一种利用两个不同 长度的干涉路径去分辨两列不同波长的波的干涉器 件，图 11 为其结构示意图。它由两个 3dB 光纤耦合 器串联，构成一个有两个输入端、两个输出端的光纤 M ach -Zehnder 干涉仪。干涉仪的两臂长度相差 L ,两 臂的相位要满足一定的条件。引入紫外微调均衡器 (UV Trimming),当有紫

27、外光照射时，此均衡器将改House. All rights reserved. http:/2002 年第 1 期 冯 丹 琴 盛 秋 琴 陈 凯 等 ： 几 种 常 用 滤 波 器 的 特 性 51 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/s2(f)， Tco变光纤纤心的折射率，从而改变。M ach -Zehnder 光纤 滤 波器的原理是基于耦合波理论， 其传输特性为：sin2 (。）， Y= 2TCAL nfc(2)原则上说，这种滤波器可以达到很好的消

28、除串扰的效 果。但在实践中，由于严格控制波长的精度比较困难，这种效果和理想情况相差甚远，而且它的通带顶部也 不平坦。图 12 为典型的两臂均衡的 M ach Zehnder 干涉 仪 型 平 面 波 导 OADM。J AL -bert 等 16用 M ach- Zehnder 干涉仪原理，把两块长 3. 8nm 的布拉格光珊置 于 干 涉 仪 两 臂 ， 并 用 紫 外 微 调 均 衡 技 术 制 作 OADM，整个装置长 25mm，插入损耗仅 1dB，隔离度 达36dB，可用于无光放大器的局域网。这种 OADM 的优点是偏振不敏感，由于干涉仪两臂随温度变化相 同，温度变化时，干涉仪两臂仍会保

29、持平衡。缺点是温 度变化时将导致光纤光栅中心波长移动。2 4 7 光纤双锥型滤波器(BTF)双锥型滤波器透射谱由交替出现的峰值和零值 组成，工作原理与非等臂的 M ach-Zehnder 干涉仪相 近。但由于 BTF 由一根光纤组成，所以偏振不敏感。图 13 所示 17的为 3 波长 OADM。它由 4 个 3dB 耦合器，1 个光纤布喇格反射滤波器(FBR)和 4 个光 纤双锥型滤波器组成。插入损耗小(0. 81 3dB)，后 向反射低( -55dB)，在透射带内色散较低，具有良 好的热稳定性和机械稳定性。2 4 8 可调双折射单模光纤滤波器如图 14 所示，此器件是由三个不连续的光纤环 组

30、成。其工作原理是基于索尔克滤波器。双折射的产 生是通过扭转光纤或相邻的光纤环来实现。它能实现 波长调谐，在 790 920nm 光谱范围内，可调波长范 围为 4550nm；在 10851220nm 光谱范围内可调 波长范围为 125 135nm。2 4 9 全光纤声光可调谐滤波器(AOTF)全光纤声光可调谐滤波器(AOTF)利用光纤中 声致模式耦合来实现开光或滤波功能。由于是全光纤 型的，此器件具有很低的插入损耗，但是窄带宽实现 比较困难。图 15 所示为紧凑型窄带宽偏振敏感的 AOTF 原理结构图，可以用单模光纤、双模光纤、聚 焦光纤耦合器代替 Taper 光纤。其原理如下:压电变 频器产生

31、的声振动通过玻璃锥被放大并传输耦合进 入光纤，玻璃锥可以从光纤端面或者侧面耦合入光 纤。经过光纤传输，弯曲声波被进一步放大，在Taper 光纤束腰位置达到最大振幅。在束腰处,T ap ered 稱图 15 Tapered 光纤声光可调谐滤波器结构图图 11 M ach-Zehn der 光纤滤波器结构示意图FBRIBTF, 1輛 合 器 上 栽 名 尽图 12 两臂均衡的 Mach-Zehnder 干涉仪型 OADM输入针卩BIEJn下 .图 13 全光纤多波长 OADM图 14 可调双折射单模光纤滤波器结构图58 光 通 信 技 术 2002 年 第 1 期图 16 AWG 的基本结构合器的

32、周期性微扰使选定波长附近能量从 HE /模耦 合到高阶模，而高阶模不继续传输。其它的光继续以 H E /模式传播，这样就实现了波长选择。在文献18 中已报导了使用 Taper 光纤的全光纤声光可调谐滤 波器(AOTF)。其带宽达到 2 8nm,损耗为 0. 02dB, 大于20dB 的消光比，具有偏振敏感，是目前带宽-长 度乘积(6 4nm. cm)为最小的产品。此类滤波器带宽 可以做得更小，理论上最小的带宽-长度乘积可以达 到 0 75nm. cm。它可用于波长选择开关、频率转换器 等。2 4 10 集成阵列波导光栅(AWG)滤波器AWG 结构图如图 16,是一种平面光波回路，它 将一个阵列

33、波导光栅与输入/输出波导阵列、星型平 面波导集成在同一块衬底上。基本原理为:从功能上 讲，AW G 可看成由一个相位控制器，一个衍射光栅, 外加辅助的输入、输出波导组成。其中输入星型波导 和阵列波导组成相位控制器,使到达衍射光栅的光波 相位与光的输入端口、光波长 A 有关，与阵列波导输 出端面相连的星型波导的输入端面充当衍射光栅的 作用。通过对 AWG 结构参数的合理设计,使得周期 性 AW G 输入、输出端口波长对应关系如图 17 所示。 以4X4AWG 为例分析数字滤波的实现:如图 18,包 含 KK4的复用光进入 1A,解复用后分别到达 2B、4B图 17 AWG 的基本功能图 18 信

34、道选择器端口。若开关 1、2 均为通光状态,则 1B、2B 端分别输 入 KK 光，复用后由 2A 端输出。若开关 1 通光，开关 2 不通光,则 2A 端只输出 K 光;若开关 1 不通光,开 关2 通光，则 2A 端只输出 K2 光，这样就实现了数字 量控 制 开 关 的 通 断 状 态 。 利 用 集 成 阵 列 波 导 光 栅 (AWG)可构成可调谐滤波器,并可实现数字式信道 选择，克服了模拟滤波器的缺点。其缺点是光开关数 量较大,且AW G 的通道利用率较低。文献19提出 了采用双向光开关及 2X1 光开关来减少开关数目的 优化结构设计的构想。AW G 可以用于复用 /解复用、 分插

35、复用和交叉互连,它在 WDM 光 网 中 得 到 广 泛 的应用。3 结论本文综述了目前比较常见的已应用的和正在研 究的滤波器，并讨论了它们的特点。这对选择使用、设 计研究滤波器有一定的意义。参考文献1 L i Shenping et al A novel Tunable al 卜 optical incoherent negative-tap fiberoptic transversal filter based on aDFB laser diode and fiber bragg gratings Techniques IEEE Photon L ett, 2000, 12(9): 12

36、0712092 Danielpastor experinentaldemonstration of parallelfibeoptic-basedRF filtering usingWDM techniques IEEE photon Lett , 2000, 12(1): 77 783 Dobrow lski J A, et al Metal dielectric transmission interference filters w ith low reflectance design Appl Opt , 1995, 34: 56734 Larruquert J I, Keski Kuh

37、a RAM, et al M ultilayer coatingsw ith high reflectance in the extrem e ultraviolet spectral range of 50 to 121. 6nm. Appl Opt , 1999, 38: 12315 Sheng Zhongdi, Zhu Shiyu Design of unequal thickness interference filters with quarter wavelength stack. Semiconductor Photonics and T ech-nology, 2001,7(1

38、): 50- 556 Madsen C K, et al In teg rated al 卜 pass filters for tunable dispersion and dispersion slope com pen sation. Techniques iEEE Photon. Lett , 1999,11(12): 1623- 1625 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/檢入 /檢出波导1 A A WO d LB2A 2B 3A m 3B y

39、4A 4R W2 信道选择器2002 年 第 1 期 冯丹琴 盛秋琴 陈 凯等： 几种常用滤波器的特性 53 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/7 Madsen C K，e t al A tunable dispersion compensatingM EM S allpass filter Techniques IEEE Photon Lett，2000，12(6): 651 6538 伍浩成等电调谐液晶滤光片及其在光纤通信中的应用光通信技术，200

40、0，23(2):16(1639 Dong-Yiel Song and Jae_seung L ee Angle_tuned fabryperot etalon filter having gaussian transmittance curves Techniques IEEE Photon Lett，2000，12(9): 118(118810 薜挺等集成光学声光可调谐波长滤波器的研制光学学报，2000，20(8): 1095109911 Giles C R，M izrahiV. Low -loss adddrop multiplexer forWDM lightwave network A

41、 Proc of tenth international conference on integrated optics and optical fiber comm unication C HK: The Chinese U niversity of Hong Kong press，1995，66 6712 L avrence R， et al Transm ission filters w ith multiplex flattened passbands based on chirped moire gratings Techniques IEEE Photon, Lett ，1998，

42、10(9): 1283128513 Se Yoon Kim，e t al Channel-sw itching active adddrop multiplexer with tunable gratingsJ . Electron, Lett ，1998，34: 10410514 何瑾琳等相移长周期光纤光栅的光谱特性及其在光分插复用器中的应用光学学报，2000，20(8): 110(1110 15 邹柳娟等ChipedBragg 光纤光栅的优化设计与优化指数光学技术，2000，26(2): 17217516 Albert J，e t al Low -loss planar lightwave

43、 circuit OADM with high isolation and no polarization dependence J . Techniques IEEE Photon Lett，1999，11: 34f34817 Nykolak G，e t al. An all-fiber m u ltw ave length adddrop multiplexer A OSA TechnicalD igest SeriesC ，1997，6: 281 28218 Timothy E Dimmick，e t al Compact allfiber acou stoop tic tunable

44、filters with small bandw idth-length product Techniques IEEE Photon Lett，2000，12(12): 121(121219 郑小平等利用集成阵列波导光栅实现信道选择光电子激光，2000，11(3): 235- 237Character of Several Frequent FiltersFeng D anqin， S heng Q iuqin， Chen Kai， J ia B aohua， H an J un (Dept of Photo-electricity Information Science，Institute

45、 of Physics，NankaiU niversity，Tianjin)Abstract The principle、characteristic and application of several filters are comperatively studied，especially several current research hot points are introuduced，such as fiber-grating based filters， AW G filter The great development of the filters show s their i

46、mportant functions in current and forthcoming optical communicationsKeywords filter; fiber filter; samp led fiber; gratings； long -period fiber gratings； arrayed-waveguide grating (AW G)北美 xDSL 市场衰退北美的对绞数字用户线( xD SL )市场 2001 年上半年只有 7. 29 亿美元，阿尔卡特占 49%的份额，朗讯科技 占19%，思科公司占 15%，其他厂商合占 17%。2000 年上半年这一市场值为 7. 78 亿美元，下半年是 13 亿美元。2001 年上半年的值与之相比分别衰落了 6% 和 44%。2002 年 第 1 期 冯丹琴 盛秋琴 陈 凯等： 几种常用滤波器的特性 54 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/在 2001 年上半年的 xDSL 市场中不对称数字用户线(ADSL)占 92. 34%的份额，其次是单线数字用户线 (SDSL)占 7.17%。(谭生树)