反射相移对小腔长可调谐Fabry-Perot滤波器滤波特性的影响

为具备尽量宽的波长调谐范围,可调谐Fabry-Perot滤波器(TFPF)作为分光器件应用于高光谱遥感时其腔长必须很小。不同于传统Fabry-Perot干涉仪,当TFPF的腔长与谐振波长相当时,其反射镜上的反射相移不可忽略。本文基于传输矩阵方法,在宽光谱范围内对介质反射镜的反射相移和TFPF的滤波特性进行了数值计算。结果显示,考虑反射相移后TFPF表现出更高的光谱分辨率,并且波长调谐范围被压缩。研究成果对面向高光谱遥感应用的TFPF的结构设计和波长校准具有指导意义。

可调谐Fabry-Perot滤波器的研究与发展趋势

可调谐Fabry-Perot滤波器在光纤光栅传感及光纤通信中有重要的应用,文章对几种新型的Fabry-Perot滤波器的结构,性能和用途进行了介绍,给出了其发展趋势。

基于LTCC工艺的YIG调谐滤波器小型化驱动器

提出了一种YIG调谐滤波器专用、基于低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的小型化驱动器,其采用系统化封装SIP方案,体积缩小至常规小型化驱动器的1/4,以LTCC工艺技术制作的陶瓷基板为主载板、氮化铝基板为大功率元件载板,通过高密度SIP集成电容、电阻、集成电路裸芯的方式,实现驱动器的小型化。通过对基板特性分析、热源的计算与仿真、电流温度补偿,有效解决了小型化驱动器的电流温度漂移,使其电流温度漂移小于±0.5 mA,驱动器对YIG调谐器件(滤波器调谐灵敏度为20 MHz/mA)的频率温度漂移影响值小于±10 MHz,满足了YIG调谐器件的小型化驱动需求。

基于Sagnac滤波器的可调谐掺镱锁模光纤激光器研究

为了在光纤激光器中获得具有中心波长可调谐的锁模脉冲输出,采用半导体可饱和吸收镜和Sagnac环作为腔镜,搭建了线性腔掺镱锁模光纤激光器,并进行了实验验证。通过调节泵浦功率和Sagnac环中的偏振控制器,在泵浦功率140 mW保偏光纤长度为18 cm时获得最大的调谐范围输出,输出中心波长从1032.53 nm连续调谐至1043.76 nm,调谐范围为11.23 nm。该研究可以为搭建结构紧凑的可调谐激光器提供设计方案。

基于宽调谐的低功耗有源集成带通滤波器设计

阐述一种具有宽调谐范围、低功耗和小尺寸特点的有源集成带通滤波器设计方案。该方案采用新型有源电感代替传统的无源电感,有效减小滤波器的尺寸和重量。通过改进有源电感电路,提高滤波器的调谐范围,能够满足不同应用场景的需求。该带通滤波器采用65nm CMOS工艺设计。仿真结果表明,滤波器的中心频率可以在2~6GHz范围内调谐,且在此范围内中心频率处的回波损耗S11均小于-20d B。在1.2V电源电压下电路功耗介于1.7~3.1m W之间,版图尺寸为368μm×319μm。

全圆锥入射下基于一维共振波导光栅的入射角调谐滤波器

本文提出并展示了一种全圆锥入射下基于一维共振波导光栅的入射角调谐滤波器。通过优化光栅层厚度,使其能够在支持TE导模的同时抑制TM导模。本文设计的滤波器呈现出可调谐的单一反射峰,峰值反射率理论上可达100%。当入射角改变时,共振波长可以由642.5 nm调节至484.6 nm。该反射峰是由一级衍射波与TE导模(基模)之间的共振效应所产生的。同样地,通过按比例增加光栅层的厚度和周期可实现应用于更高动态范围的可调谐滤波器。

基于Sagnac和MZI的被动光纤平顶滤波器研究

为实现全光纤交叉连接(OXC)装置小型化和被动化,通过理论研究全光纤的马赫-曾德尔滤波器(MZI),将全光纤可调偏振控制器与Sagnac环形结构结合,获得可调节偏振控制器的滤波器,并实现双通道输出可调谐平顶滤波和可开关特性,满足单波100 Gbit/s、200 Gbit/s或400 Gbit/s等不同超高速光纤通信系统对于高品质光学梳状滤波器需求。

基于双调谐结构的有源调谐型混合滤波器研究

针对无源滤波器滤波效果不确定、滤波器与电网阻抗间可能会出现谐振等固有问题,提出一种基于双调谐结构的有源调谐型混合滤波器(ATHPF)。该滤波器在结构上将有源滤波器与双调谐滤波器有机结合到一起;在控制策略上,采取用有源滤波器对无源滤波器进行连续自动调谐的控制策略。在建立系统等值电路和数学模型基础上,明确了双调谐滤波器参数摄动对无源滤波器的滤波效果影响,进一步分析了该混合滤波器基本滤波机理,并通过搭建实验平台进行验证。结果表明,该混合滤波器具有良好的滤波效果。

基于YIG调谐滤波器的工作频率与瞬时带宽双调模型原理与实现

介绍了一种工作在微波频段的可重构滤波器,其中心工作频率(f_(0))与瞬时带宽(Δf)均可调节。实现方法是基于YIG磁调谐带通滤波器工作频率可连续调节的特性,采用两组级联谐振子,通过其工作频率的同向或反向同步调节可分别实现f_(0)与Δf一定范围内的调节。原理样机主线圈控制f_(0)调节,实现f_(0)调节范围4~6 GHz,副线圈控制Δf调节,实现Δf调节范围30~80 MHz。试验结果表明,基于YIG滤波器的双调模型具有一定的实用性,对YIG磁调滤波器多维度指标重构的发展有借鉴作用。

集成光子储备池的可调谐光滤波器

为了适应滤波、波分复用等不同的应用场景,光子滤波器需要具备可调谐以及滤波形状可变的功能。提出一种集成光子储备池结构的新型可调谐光滤波器。该结构由输入层、储层、读出层三部分组成,输入层由2×1多模干涉仪组成,储层由定向耦合器以及波导组成,按螺旋拓扑规律相互连接组成梅花型网格,匹配粒子群寻优算法进行全光域训练,利用读出层的热光调制器和相移器对光信号的幅度和相位进行调整,实现无限冲激响应型与有限冲激响应型可调谐光滤波器。以无限冲激响应型光滤波器仿真结果为例,分析其自由光谱范围与储层中波导长度的关系,以及定向耦合器分光比对透射端透过率的影响。通过设置储层中波导的相位在0~3/2π范围内变化,实现了光滤波器中心波长在一个自由光谱范围(1.18 nm)内的连续可调。该滤波器采用集成光子储备池与粒子群算法结合方案设计,无需考虑储层光网络传输路径的权重配置,仅对读出层权重进行训练,大大简化了网络训练过程。同时,该滤波器具有尺寸小、功耗低、灵活性高、算法可控滤波参数的优势,广泛应用于集成微波光子学和光通信领域中。

平顶响应的热光可调谐Fabry-Perot滤波器

制作了一种平顶响应的热光可调谐滤波器,通过用湿法腐蚀方法将半波长的共振腔分成具有不同光学厚度的两部分,并且使入射光照射到两部分的面积基本上相等,实现平顶响应特性。对该滤波器的输出响应进行检测,实验结果与理论模拟符合,相对透射率的极大值与极小值间的起伏度小于0.01。与实现平顶响应的其他方法相比,本滤波器器件的制作工艺简单,平顶性能优越,容易与其他有源和无源光子器件集成。还给出了制作几十μm量级的共振腔实现平顶窄带响应的热光可调谐滤波器的机理,其输出响应的起伏度小于0.02,3dB带宽小于1nm。

基于射频技术的声光可调滤波器稳频优化

为解决声光可调滤波器稳频过程中工作频率和稳频效率低的问题,提出基于射频技术的声光可调滤波器稳频优化方法。利用f-2f方法探测声光可调滤波器的偏移频率,结合射频技术扩谱处理声光可调滤波器,并根据射频技术的原理和非线性干涉仪的结构,探测滤波器的重复频率,锁定滤波器的重复频率和频移,建立滤波器频率锁定的双腔调谐关系,实现稳频优化。实验表明,所提方法的稳频效率均在90%以上,工作频率在800 Hz以上,具有较好的稳频优化效果。

S~K波段磁调谐滤波器高温度稳定性设计

现代电子信息系统对磁调谐滤波器温度稳定性的要求越来越高,为实现磁调谐滤波器的高温度稳定性,对磁调谐滤波器工作温度稳定性的影响因素进行了简要分析,发现磁路导磁材料本身磁性能的变化是影响滤波器高温度稳定性的主要因素。基于此,采用导磁材料优选设计、低应力粘接设计、PTC加热功率优化等技术措施,实现了S~K波段滤波器的高温度稳定性(在−20~+65℃范围内,频率漂移≤25 MHz)。给出了器件典型响应曲线,并对其实验结果进行了分析,实例证明了这些措施的有效性。研究结果对超宽扫频磁调谐滤波器实现高温度稳定性设计具有一定指导意义和参考价值。

S波段GaAs PHEMT宽调谐比可重构滤波器芯片设计

基于单片微波集成电路技术设计了一款S波段频率可调谐滤波器芯片,该可调谐滤波器芯片采用信道化结构,通过选择不同通道实现宽调谐比。其中每个通道采用多级放大器与无源滤波网络级联的形式提高该滤波电路的选择性,通过在无源滤波网络引入变容二极管实现通道频率的连续调谐,该结构可在滤波器具备较高选择性的前提下实现宽调谐比。采用0.25μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺设计了一款S波段双通道信道化可重构滤波器,仿真结果表明,在0~3 V控制电压范围下,该滤波器中心频率调谐范围为2.5~4 GHz,带宽变化范围为420~650 MHz,调谐比达到60%,滤波器芯片尺寸为3 mm×3.1 mm。该设计为片上可重构射频滤波实现宽频率调谐比提供了一条技术途径。

S波段YIG调谐限幅滤波器设计

依据YIG调谐限幅滤波器的工作原理,设计了一款S波段限幅滤波器。对滤波器进行了连续波限幅特性和抗烧毁功率测试,在S波段下,滤波器的限幅电平大于5 dBm,常温下最大为8 dBm;连续波输入情况下,滤波器的限幅输出功率小于10 dBm,为6.5 dBm;滤波器的抗烧毁功率大于50 W连续波,当脉冲输入峰值功率从2 W到200 W范围内变化时,滤波器的输出脉冲峰值功率被限制在18.5 dBm内,起到了很好的限幅滤波作用。试验证明设计的S波段YIG限幅滤波器不仅宽频段可调,具有良好的滤波特性,对高功率输入信号限幅输出,用于接收系统前端可有效保护后续电路的安全。

基于压电聚合物薄膜可调谐Fabry-Perot滤波器的研究

采用DBR/电极/间隔层/电极/DBR的结构形式制作滤波器,器件透光部分刻蚀以消除电光效应.测试滤波器透过率光谱,并通过加电压对滤波器中心波长进行调制.据实际结果得到腔的光学厚度为8.04μm,腔长在电场作用下收缩.在140V电压下,腔长收缩量约为0.757%.实验证明电致伸缩效应在调制中起作用.

新型光纤传感用角度调谐Fabry-Perot滤波器

提出一种光纤传感用可调谐滤波器方案,使用伺服电机驱动滤波片匀速旋转,利用改变入射光角度的方式实现连续调谐波长输出。结合光纤传感的解调原理,设计了基于DSP芯片的伺服电机控制电路。通过选择PID控制算法及PID参数稳定伺服电机转速,在1 530～1 570nm的波长调谐范围内,该滤波器实现了比较高的重复性和稳定性,由电机转速抖动误差造成的解调波长的误差控制在±10pm内,成本低,控制方便,可用于光纤传感系统。

热光Si共振腔型可调谐滤波器

报道了利用 Si基键合技术和化学机械抛光工艺制作的垂直结构的 Fabry- Perot可调谐滤波器 ,调谐机理为pn结正向注入电流引起的热光效应 .调谐范围可达 2 3nm,响应时间约为 30 0 μs,并给出了获得更快响应和更低能耗的热光和电注入可调谐滤波器件结构改进方案 .

1.55μm MOEMS可调谐光滤波器调谐性能模拟

建立了等效单层梁模型和一维集总模型,用经典力学理论和传输矩阵方法模拟了多层材料构成且具有四臂固支梁结构的1. 55μmSi基MOEMS(Micro Opto Electro Mechanical Systems)可调谐滤波器的调谐特性

一种梯形干涉链可调谐光滤波器的设计与研究

结合Mach-Zehnder干涉原理和多模干涉(MMI)耦合器的散射矩阵,从理论上推导出梯形干涉链可调谐光滤波器(LTOF)输出光场的表达式,采用优化算法搜索出不同级联级数下MMI耦合器的最佳分光比,并分析了衍射阶数和电极长度对LTOF调谐输出性能的制约关系。结果表明,对应最大峰值功率,存在随级联级数增加而增大的最佳分光比;增加级联级数会导致峰值功率和3 dB带宽减小,峰值隔离度增大;电极长度为原电极的1.4倍时,可实现LTOF连续双向宽调谐的功能。通过比较,验证了理论模型及分析方法的正确性。