單環(huán)微環(huán)諧振濾波器的濾波特性分析光電子課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-06 12:49本頁(yè)面
【正文】 信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)。但是由于目前光信號(hào)處理的困難和復(fù)雜性，一般的通信仍然只是在大容量的干線上采用光網(wǎng)絡(luò)，借助光纖通信 【1】 實(shí)現(xiàn)大容量、超遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸，而要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，都必須完成光信號(hào)到電信號(hào)，處理完畢后再將電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，這里的光—電—光轉(zhuǎn)換過(guò)程極大地限制了信號(hào)的傳輸速度，而且很大程度上依賴與電信號(hào)的處理速度，無(wú)法完全發(fā)揮光層面上的優(yōu)勢(shì)。集成光學(xué)對(duì)全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到了很重要的作用、集成光學(xué)的概念最早是由美國(guó)Bell 試驗(yàn)室的 Milier 在1969 年提出，其主要目的是在一個(gè)平面襯底上將各種功能的光器件集成起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的微型化、集成化和規(guī)?；１菊卵芯课h(huán)諧振器的基本結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)要介紹了他的概念和應(yīng)用，其中重點(diǎn)介紹了作為光學(xué)濾波器的應(yīng)用。僅由一條直波導(dǎo)和微環(huán)組成的微環(huán)諧振腔為全通型微環(huán)諧振腔（如圖 21（a） ） 。全通型微環(huán)諧振腔加載一個(gè)上/下載波導(dǎo)便成為了上/下載型微環(huán)諧振腔，其功能更加強(qiáng)大，運(yùn)用更加廣泛。(a) 全通型微環(huán)諧振腔； (b) 上下載型微環(huán)諧振腔圖 21 微環(huán)諧振腔基本結(jié)構(gòu)示意圖 微環(huán)諧振濾波器的基本結(jié)構(gòu)單環(huán)諧振器是微環(huán)諧振濾波器中最基本的結(jié)構(gòu),方向耦合器是構(gòu)成微環(huán)濾波器的基本單元,單環(huán)諧振濾波器結(jié)構(gòu)如圖22所示,它由兩個(gè)參數(shù)相同的方向耦合器和一個(gè)微環(huán)波導(dǎo)構(gòu)成。用作光濾波器的單環(huán)微環(huán)諧振器武漢理工大學(xué)《光電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)5的基本構(gòu)成包括，一個(gè)光微環(huán)以及分別與微環(huán)相耦合的用于光波輸入與輸出的光引導(dǎo)波導(dǎo)。在圖22中，要求光波導(dǎo)為單模波導(dǎo)。1K2k圖 22 單微環(huán)濾波器結(jié)構(gòu) 微環(huán)諧振濾波器的工作原理根據(jù)上圖 22中所示，由光波導(dǎo)耦合模理論可得: （1） 100A=kjB? （2）Bj1k??式中, 、 為方向耦合器的輸入光復(fù)振幅, 、 為方向耦合器的輸出光復(fù)振0 1AB幅, k 為方向耦合器的功率耦合比。1B?經(jīng)第二個(gè)方向耦合器的耦合,得到 （4）32Bk?? （5）Cj （6）03exp()j?0A1Ak3C1BB23k武漢理工大學(xué)《光電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)6和 分別是微環(huán)共振濾波器的下行端(drop) 和上行端(throughput) 的濾波3C1A輸出振幅。微環(huán)共振濾波器的濾波效果主要由功率耦合比 k 和微環(huán)波導(dǎo)的彎曲損耗決定。對(duì)于無(wú)損耗的微環(huán)諧振腔，3dB 帶寬主要由耦合系數(shù)和光程差來(lái)決定。用來(lái)表征輸出光譜周期性的參數(shù)。其表達(dá)式為： （9）outinTInserti=10lg（4）消光比（Extinction ratio）：指光學(xué)濾波器在所有偏振狀態(tài)下的最大輸出功率和最小輸出功率之比，可以用公式表示為： （10）maxinTExtincorati=10lg（5）形狀因子：用來(lái)描述濾波器輸出端和下載端的輸出譜線的，其被定義為 （11）dBbawithShapefctor10?武漢理工大學(xué)《光電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)7按照上一節(jié)的闡述，我們可以把單環(huán)上/下載型諧振濾波器結(jié)構(gòu)看成如圖22所示，由兩個(gè)22的耦合器和環(huán)形反饋腔構(gòu)成。2C1js?2js?圖25 單環(huán)上下載諧振濾波器的信號(hào)流程圖其中， 為輸入端結(jié)點(diǎn)， 和 分別表示輸出端結(jié)點(diǎn)和下載端結(jié)點(diǎn)。同理，耦合路徑的增益則可以由(1)i iCK???來(lái)表示。同樣，其自由譜寬也可以由（11）式來(lái)表示。1()Ez8Ez（ ） 1C1Ez（ ） 2Ez（ ）武漢理工大學(xué)《光電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)8（A）從輸入端到輸出端的傳遞函數(shù) ：根據(jù)圖 25可知，其中包含一21()/Ez個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)，可以表示為： (12)12Lc??對(duì)于輸出端來(lái)說(shuō)，從結(jié)點(diǎn) 1 到結(jié)點(diǎn) 2 的向前路徑，以及和它互不接觸的閉環(huán)的圖行列式可以表示為： (13)21kTcs??? 1? (14)2112tcLc???
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