非对称马赫-曾德尔干涉仪型不等带宽光学梳状滤波器

为提高光交错复用器系统带宽的有效利用率,满足系统中不同传输速率对带宽的要求,针对信道间隔为50 GHz的输入信号提出了新的非对称MZI型不等带宽光学梳状滤波器,研究了该系统的输出谱和制作方法。基于光纤传输理论分析了设计构成,给出了输出谱表达式及设计中所需要的实验参量。当滤波器的两对光纤干涉臂长度差相等,各耦合器的耦合系数选取适当时,该器件实现了奇偶信道上不等带宽输出,可分别用于10 Gb/s和40 Gb/s传输,信道间隔为0.8 nm,信道隔离度>25 dB;分析还发现该器件对3个耦合器的耦合参数不敏感。实验表明:该器件不仅能实现不等带宽输出功能,在实际制作过程中还由于器件对耦合器的耦合参数要求不是十分严格而降低了器件实际制作难度,因此具有实用价值。

基于PSO的级联马赫-曾德尔型光滤波器优化设计

首次应用连续和离散版本的粒子群优化算法(PSO),实现级联马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型光滤波器中关键结构参数(耦合角和相移因子)对理想系数的逼近,完成光滤波器的优化设计.结果表明:三级级联MZI型滤波器输出响应与理想响应之间的误差控制在10-5量级内;同时与遗传算法(GA)设计方案相比,PSO方案具备计算时间少、逼近适应度好、滤波消光比高的特点.

基于马赫-曾德尔干涉仪的全光纤梳状滤波器的研究

交叉复用Interleaver技术已成为解决网络扩容的有效办法。而全光纤型的梳状滤波器由于其优异的特性使其成为交叉复用技术的首选。本文对于几种基于全光纤马赫-曾德尔干涉仪制成的梳状滤波器介绍了他们的数学模型以及对他们的输出光谱等特性进行了仿真和比较,说明了其应用前景及其优异的特性。

单环和双环微环谐振腔应用于马赫-曾德尔干涉仪滤波器的特性分析

将微环谐振腔应用于普通马赫-曾德尔干涉仪滤波器中,构成一种新型滤波器,用信号流程图法推导了其输出端传递函数,并对其输出结果进行了模拟.结果表明:该滤波器能输出透过率近似平顶和平底的矩形方波,自由光谱范围达111GHz,消光比达10.2dB.和普通的马赫-曾德尔干涉仪滤波器相比,自由光谱范围、消光比、精细度都显著提高.改变微环谐振腔和马赫-曾德尔干涉仪滤波器的组合方式,得到更多的输出波形.讨论了各项参量对器件输出性能的影响.

马赫-曾德尔光纤干涉仪型梳状滤波器优化计算

提出了一种具有方波形输出谱的级联马赫-曾德尔光纤干涉仪型梳状滤波器的优化计算方法。利用传输矩阵法将级联马赫-曾德尔光纤干涉仪的输出光谱表示为显式函数,采用独特的递推方法将理想的梳状滤波器的方波型输出函数展开,当这2个函数的系数对比时,有时候没有精确解,此时利用Matlab,通过特别的优化计算,可以得到级联马赫-曾德尔光纤干涉仪的近似结构参数,使其输出谱近似为方波。设计实例表明:此种优化计算方法非常方便、灵活和有效。

一种新型SOI微环辅助马赫-曾德尔干涉仪滤波器的设计

针对传统的马赫-曾德尔干涉仪滤波器余弦状输出光谱不能满足光通信的滤波需求,将2个微环谐振器与马赫-曾德尔干涉仪相耦合,采用热光性能优良的SOI材料作为器件原材料,设计出一种新型的滤波器结构。利用微环谐振理论、信号流程图理论和梅森公式推导出滤波器的传递函数,并对其输出端口的强度进行模拟分析。仿真结果表明:当微环的周长L与马赫-曾德尔干涉仪上下臂的臂长差Δd满足L 1=2L 2=Δd时,滤波器的输出光谱为顶部平坦、边沿陡峭型的输出谱。与普通马赫-曾德尔干涉仪滤波器相比,提出的滤波器的滤波性能有了明显改善。

“8”字型微环谐振器辅助马赫-曾德尔干涉仪滤波器

为改善常规马赫-曾德尔干涉仪滤波器的滤波性能,设计了一种“8”字型微环谐振器辅助马赫-曾德尔干涉仪滤波器。根据微环谐振理论、波导理论与梅森公式,推导出滤波器输出端的传递函数,并采用MATLAB软件仿真。通过调整滤波器的结构参数,在滤波器的输出端获得顶部平坦、边沿陡峭的输出光谱。基于SOI材料的热膨胀原理,通过调节温度来改变SOI材料的有效折射率,进而使得滤波器的输出光谱发生漂移,从而使得滤波器具有可调谐性。

级联微环辅助M-Z型带通切比雪夫光学滤波器的设计

为得到所给具体参数的光学滤波器,本文将数字滤波器的设计方法引入到级联微环辅助M-Z干涉仪光学滤波器的设计中.以带通切比雪夫滤波器为例,给出了光学滤波器的设计过程,利用数字滤波器的设计方法计算出带通切比雪夫光学滤波器的具体传输函数,通过级联微环辅助M-Z干涉仪来实现滤波器的传输函数,根据传输函数的零、极点计算出了各微环辅助M-Z干涉仪的耦合系数、臂长差和环长,根据上述结构参数对其进行计算机仿真验证,所得结果与利用数字滤波器方法设计的带通切比雪夫滤波器相一致.同时对微环辅助M-Z干涉仪型光学滤波器的特性进行了分析.

基于半带数字滤波器的马赫-曾德干涉仪型波长交错滤波器的设计

为了改善常规马赫-曾德干涉仪型波长交错滤波器的性能,并降低光学滤波器设计过程的复杂性,将多个环形谐振腔耦合到常规马赫-曾德干涉仪的两个干涉臂上,从而可利用环形谐振腔的全通特性对光信号进行相位调制.利用数字滤波器与光学滤波器之间的相似性,将半带数字滤波器与光学波长交错滤波器相结合,设计出频谱具有对称性、通带平坦度高、精细度接近1、隔离度大于30dB的波长交错滤波器.分析表明:当微环耦合器的耦合比在10%范围内波动,或者微环的损耗系数大于0.7时,滤波器的隔离度始终高于25dB;在器件的中心波长附近,色散值接近于0.证明了所设计滤波器能够较好地适用于现有的波分复用系统.最后将多个双环谐振腔和单环谐振腔同时引入马赫-曾德干涉仪型滤波器,利用半带数字滤波器设计方法进行参数设计,计算结果表明:由双环和单环组成的复合结构的滤波器比仅仅采用多个单环的滤波器的隔离度提高约10dB.

微环谐振器辅助马赫-曾德尔干涉仪滤波性能分析

为改善普通马赫-曾德尔干涉仪(MZI)滤波器的滤波性能,本文将微环谐振器与MZI相结合,设计出一种新型的微环辅助MZI型滤波器。文章采用信号流程图法推导出该结构的传递函数,并对模型输出特性进行仿真分析。结果表明:当滤波器结构采用非平衡型MZI时,通过引入微环的反馈调节机制,优化耦合系数,发现滤波器输出谱具有窄带高消光比特性;当采用平衡型MZI时,通过对滤波器参数的优化,实现滤波器输出端最大平坦滤波响应,阻带抑制(>40 d B),具有良好的滚降特性。与普通MZI滤波器相比,本文提出的微环辅助MZI型滤波器滤波性能有了明显改善。

双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪的温度特性

对适用于温度传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪进行了研究,并通过将一根单模双芯光纤熔接在两根单模光纤之间,制得了双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪型梳状滤波器。用干涉原理分别分析了该器件传输谱的自由空间谱宽与波长、双芯光纤的长度和两纤芯间的有效折射率差的关系,实验检测了它的温度特性。结果显示,随着温度的升高,该器件的传输谱发生红移。在相同温差下,不同波长处的波长漂移值不同,短波长处波长漂移较小,长波长处波长漂移较大。在固定波长处,该器件的传输谱的波长漂移实验数据与温度变化具有较好的二次曲线关系。该器件的温度灵敏度和波长有关,不同波长处灵敏度不同;固定波长处,灵敏度与温度成正比。另外,通过对单模光纤与双芯光纤熔接处的拉锥处理,可以有效降低所制器件的插入损耗。实验制得了插入损耗约为7 dB的梳状滤波器,其体积小、制作容易、与光纤系统具有良好的匹配性,可应用于光纤温度传感。

基于三环辅助Mach-Zehnder干涉仪的带宽可调滤波器设计

设计了一种基于绝缘体上硅的具有大带宽调谐能力的紧凑型可重构光滤波器。该装置由三个微环辅助马赫-曾德尔干涉仪构成,利用硅的热光效应可以控制微环谐振器的相位,进而同时调节滤波器的带宽和中心波长。用时域有限差分法对器件的性能进行了仿真,仿真结果表明,带宽的调谐范围为1.4~10.6 nm,占自由光谱范围的11.5%~85%;阻带消光比大于20 dB,通带损耗为0.4~0.7 dB,器件尺寸为40μm×60μm。

双马赫-曾德尔分布式光纤扰动监测系统设计

为解决扰动监测系统定位精度低的问题,基于对光纤马赫-曾德尔干涉的研究,设计了改进型双马赫-曾德尔分布式光纤扰动监测系统。利用双马赫-曾德尔光纤传感系统光程差定位原理,通过互相关算法估算光程差导致的时间差确定扰动点。淹没于高频噪声的扰动信号经自主设计的信号预处理电路,采用低通巴特沃斯滤波器滤除3.3 k Hz以上高频噪声,通过嵌入式采集与处理模块对得到的数据进行平滑滤波,提高了扰动信号的相关性,有效减小了定位误差。通过多次重复测试和数据分析结果表明,系统定位误差约为10 m,可用于扰动实时监测。

四级方向耦合器组成的全光纤波长交错滤波器

提出了一种由两个2×2和两个3×3光纤耦合器级联组成的全光纤Mach-Zehnder干涉仪型波长交错滤波器,由光纤传输理论,得到光谱的输出表达式。分析结果表明:组成滤波器干涉臂的第三对臂长差为第一对臂长差的2倍时,耦合器分光比取一些定值可得到输出波形通带平坦、透射率形态近似于方波的波长交错滤波器,谱线峰间的波长间隔约1.6nm。通过实验所得的结果与理论相吻合。

一种新型不等带宽波长交错滤波器的设计

为改善常规马赫-曾德尔干涉仪型波长交错滤波器的输出特性,提出了一种将光纤环型腔加入非平衡马赫-曾德尔干涉仪的干涉臂中构成的新型波长交错滤波器,运用光纤传输理论和矩阵理论,得到该器件的输出表达式。通过数值模拟分析了光纤环型腔的耦合比和光纤臂长差对该波长交错滤波器性能的影响。结果表明:组成滤波器干涉臂的两对臂长差相等时,光纤环型腔的耦合比取一些定值可得到平坦的输出光谱,该器件在3dB处,奇信道带宽大于15GHz用于10Gb/s的传输,偶信道带宽大于60GHz用于40Gb/s的传输。这种滤波器在10Gb/s向10Gb/s+40Gb/s升级过程中作为复用-解复用器具有很大优势。

非对称M-Z型Interleaver输出光谱特性分析

分析了两级串联非对称马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉型Interleaver的透过率函数的输出形态,采用梯形波近似理论,利用傅里叶级数展开的方法选取适当的干涉臂的光程差比例和耦合器耦合比,可得到输出波形通带平坦,透射率形态近似于方波,同时分析了两个臂长差对输出光谱的影响.模拟结果表明:此结构的Interleaver的输出光谱的平坦特性对两耦合器的耦合比不敏感;两个臂长差对输出光谱的影响程度不同,控制严格的干涉臂的光程差比例是输出光谱的保证平坦特性的关键,模拟结果同实验测试曲线相吻合.

M-Z干涉仪调Q的光谱研究

光纤M-Z干涉仪是由两个3dB耦合器构成,将此干涉仪放到激光腔中通过调节其干涉状态就可以相应地调制激光腔的损耗,发挥Q开关的作用。从理论上模拟了M-Z干涉仪输出光强随相位差的改变而发生平移,并在实验中验证了这一特性,证明理论模拟的特性与实验基本符合。

一种新型级联MZI型不等带宽波长交错滤波器的设计

为了满足在光纤通信系统中不同传输速率对带宽的要求,提出了基于1个3×3和2个2×2光纤耦合器级联组成全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型不等带宽波长交错滤波器的设计方案.运用光纤传输理论和矩阵理论,推得器件输出谱的表达式,对其特性进行数值模拟分析,结果表明:器件将50GHz的输入信号分离成信道间隔为100GHz的奇偶两路输出信号,满足了10Gbit/s+40Gbit/s混合系统中不同传输速率对带宽的要求,实现不等带宽传输;器件中对耦合器的结构参数偏差要求不同而降低了制作难度.该滤波器较等带宽交错滤波器带宽利用率更高,在光纤通信系统中有着潜在的应用价值.

基于三光纤系统的波长交错滤波器的耦合容差分析

一个由两个3×3单模光纤耦合器组成的三光纤系统的马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪型波长交错滤波器采用光纤传输理论和傅立叶级数的方法分析了输出谱特性,当干涉仪的三条光纤干涉臂两两之间分别存在长度差ΔL和-ΔL时,干涉仪形成了一个波分复用间隔相等的三波分复用器,通过数值优化得出了两光纤耦合器耦合比的最佳值,并对两个光纤耦合器的耦合容差进行了严格的理论分析,发现作为输入端的耦合器有较好的耦合容差,这对器件在制作有一定的实际应用价值.

一种新型的全光纤平顶光学梳状滤波器

提出了一种新型的全光纤光学梳状滤波器方案,并分析了它的色散、波动幅度和带宽有效利用率,为光纤通信研究提供了一种可行的参考方案。