級聯(lián)馬赫-曾德爾干涉儀型帶通濾波器的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、光濾波器是光通信和光電子領(lǐng)域不可或缺的重要元器件，在波長鎖定、波分復(fù)用／解復(fù)用、波長路由、色散補(bǔ)償、增益平坦等技術(shù)中都有廣泛應(yīng)用。隨著波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中信道數(shù)的不斷增加和信道間隔的不斷減小，對濾波技術(shù)的要求也越來越高，因而研究新型高性能光濾波器成為學(xué)科前沿課題之一。其中，馬赫一曾德爾干涉儀(MZI)型濾波器由于結(jié)構(gòu)簡單、可多級串聯(lián)、以及具有梳狀和帶通濾波特性等優(yōu)點(diǎn)而在WDM系統(tǒng)中備受關(guān)注。 為優(yōu)化級聯(lián)MZI的濾波性能并設(shè)計(jì)

2、出符合性能指標(biāo)的帶通濾波器，本文結(jié)合級聯(lián)MZI的梳狀濾波特性，從理論研究和數(shù)值分析兩方面對級聯(lián)MZI型帶通濾波器進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。 論文首先用傳輸矩陣法分析了MZI型濾波器的基本原理，比較了級聯(lián)MZI型濾波器與階梯形濾波器(LTOF)干涉效應(yīng)的相似性，得出了階梯形濾波器整體可視為一種臂長差恒定的級聯(lián)MZI的結(jié)論。隨后，分析了應(yīng)用數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中的優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)耦合角和相移因子的優(yōu)化組合從而設(shè)計(jì)級聯(lián)MZI型梳狀濾波器的方案，研究

3、結(jié)果表明：引入數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法不僅可以得到理想結(jié)果，而且可以有效提高設(shè)計(jì)效率；相對遺傳算法(GA)方案，采用粒子群優(yōu)化算法(PSO)設(shè)計(jì)效率更高、逼近效果更好。 帶通濾波研究部分，首先提出在級聯(lián)MZI中引入臂長差啁啾，建立了同時(shí)具有大自由頻譜區(qū)(FSR)和小3dB帶寬的臂長差啁啾級聯(lián)MZI型帶通濾波器理論模型。實(shí)例設(shè)計(jì)表明：采用臂長差啁啾方案后，在不同的衍射階數(shù)下，通過選取合適的啁啾系數(shù)，可獲得優(yōu)越的帶通濾波性能；同時(shí)通過設(shè)