可調諧光纖法布里-珀羅濾波器的理論與實驗研究.pdf

1、可調諧濾波器是實現動態(tài)DWDM網絡的關鍵器件之一，它不僅可以為接收機提供所要求的波長以建立完整的通信鏈路，而且可以與其他元件組合成智能、高效和穩(wěn)定的功能模塊，對提高動態(tài)DWDM網絡的靈活性、改善網絡性能和降低網絡成本都具有重要意義。可調諧光纖法布里-珀羅（FFP）濾波器因具有帶寬窄、調諧范圍大和調諧速度快等優(yōu)良特性而受到廣泛地關注和研究。本論文圍繞可調諧FFP濾波器的傳輸特性、調諧特性及波長跟蹤鎖定應用等方面展開了深入地研究，具體研究內

2、容如下：
　　 （1）根據FP干涉儀中多光束干涉的基礎理論，分析了插入損耗與峰值透射率和精細度的關系。并模擬分析了可調諧FFP濾波器的峰值透射率、線性直流電壓驅動FP干涉儀的輸出特性和交流正弦電壓驅動洛侖茲譜線型濾波器的輸出特性，為研究可調諧FFP濾波器奠定了理論基礎。
　　 （2）理論研究了可調諧FFP濾波器的插入損耗。在無限鏡面尺寸和有限鏡面尺寸兩種情況下，對空氣隙腔型可調諧FFP濾波器中開腔的衍射損耗、鍍膜鏡面與單

3、模光纖的模場耦合損耗進行了分析，結合開腔與單模光纖的模式失配損耗，完善了任意鏡面尺寸時可調諧FFP濾波器的插入損耗分析理論。
　　 （3）提出了一種可調諧FFP濾波器的優(yōu)化設計方案。在研究空氣隙腔型可調諧FFP濾波器的峰值透射率與鏡面尺寸對應關系的基礎上，利用雙向光束傳輸法模擬計算了不同條件下可調諧FFP濾波器的反射和透射譜特性，研究結果表明當鍍膜鏡面半徑為光纖芯層半徑的2~3倍時，插入損耗最小。因此提出了一種減小可調諧FFP濾

4、波器插入損耗的結構設計方案。此外，還分析了波導空氣隙腔混合型可調諧FFP濾波器中有限鏡面尺寸對插入損耗和設計工藝的影響。
　　 （4）實驗研究了可調諧FFP濾波器的靜態(tài)調諧特性。在分析雙峰測量、單峰測量、綜合測量等三種測量方法的基礎上，實驗研究了靜態(tài)調諧時可調諧FFP濾波器的腔長變化與線性驅動電壓的關系。另外還探討了可調諧FFP濾波器對動態(tài)相位調制信號的單邊帶和高次諧波的抑制作用。
　　 （5）利用信號處理領域的沖激響應

5、不變法和傅里葉變換研究了可調諧FFP濾波器在調諧時的動態(tài)光譜和時域特性。仿真和測試結果表明：采用該方法得到的動態(tài)調諧特性不僅能通過可調諧FFP濾波器的光輸出信號也能通過電輸出信號確定動態(tài)響應與交流驅動信號參數的具體關系。
　　 （6）實驗研究了可調諧FFP濾波器的動態(tài)調諧特性。通過在動態(tài)時域特性中引入PZT的延遲因子，提出了一種用于精確測量可調諧FFP濾波器相頻特性的方法。實際測量了一種可調諧FFP濾波器的頻域特性和諧振頻率，給

6、出了濾波器的工作頻率范圍。實驗研究了不同幅度的階躍函數激勵下濾波器的階躍響應，給出了濾波器透射信號不失真時的最大改變電壓值。
　　 （7）針對波長掃描和自動跟蹤鎖定應用，研制了可調諧FFP濾波器的控制系統。通過分析開環(huán)系統中PZT的延遲時間和功率放大電路的控制時間以及閉環(huán)系統中積分濾波器的時間，提出了一種利用鎖定時探測信號的理論時間分量與實際時間分量之差，計算波長鎖定精度的方法。之后，采用單片機對控制系統進行了數字化改進設計。最