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第九章 光学滤波器
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光 滤 波 器
光滤波器：在光纤通信系统中，只允许一定波长的光信号通过的器件。
光滤波器可分为固定的和可调谐的两种。 固定滤波器允许一个固定的、预先确定的波长通过，而可调谐的滤波器可动态地选择波长。
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Fabry-Perot滤波器
基本原理：F-P干涉仪，平行平板的多光束干涉。
当入射光波的波长为腔长的整数倍时， 光波可形成稳定振荡， 输出光波之间会产生多光束干涉， 最后输出等间隔的梳状波形（对应的滤波曲线为梳状）。
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F-P 滤波器特性
自由谱区FSR(Free Spectral Range)：相邻两个谐振频率的间距。 FSR=C/2nd
n-中间介质折射率；d-腔长
3dB带宽F：传输系数的数值降为最大值的一半应的频带宽度。 R越大， F越窄
精细度F(Finesse)：自由谱区与3dB带宽之比。
R越大，精细度越大。
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Frequency
F
FSR＝C/2nd
高反射率窄带滤波器
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(f)
(a)
FSR
传输函数
Pin(f)
(b)
输入功率
Pout(f)
(c)
输出功率
f1 f2 f3 …………. fN
P1
P2 P3 …………. PN
f1 f2 f3 …………. fN
F-P滤波器的传输特性
(a)传输函数 (b)N个信道经波分复用后加到滤波器输入端的频谱图 (c)滤波器输出端
DWDM系统对F-P滤波器参数的要求：
F-P腔的自由谱区FSR必须大于多信道复用信号的频谱宽度，以免使信号重叠，造成混乱。
在DWDM中，信道间距小于1nm，所以要求F-P腔有较窄的带宽F。
精细度F要高
级联F-P腔
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多层介质膜滤波器
介质薄膜光滤波器解复用器利用光的干涉效应选择波长。连续反射光在前表面相长干涉复合，在一定的波长范围内产生高能量的反射光束，在这一范围之外，则反射很小。
这样通过多层介质膜的干涉，通过某一波长，阻止其它波长。
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多层介质膜工作原理
所有从前后相挨的两个界面上反射的波都具有相长干涉的特性(相位差为180度)，经过几层这样的反射后，透射光强度将很小，而反射系数将达到 1。
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薄膜多共振腔滤波器
传输特性：
腔越多滤波器顶越平
边缘越陡
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