本发明专利技术公布了一种高旁瓣抑制比且多参数独立可调的微波光子梳状滤波器，其特征在于，由多级光学滤波模块子单元组成，各级模块子单元均包括前端偏振片、前端偏振开关、双折射元件、后端偏振开关和后端偏振片；由所述光学滤波模块子单元顺序级联构成多级的频率间隔及带宽可以独立调节的光学梳状滤波器。本发明专利技术在不改变系统结构装置的基础上，提供一种频率间隔及带宽可单独调节的光梳状滤波器设计方案，在保证应用在微波光子或通信系统中的滤波效果前提下，增强光滤波器特性（包括频率间隔、带宽和旁瓣抑制比）的灵活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波光子领域和光通信系统及光器件设计领域，尤其是多信道光学 滤波器技术。
技术介绍
光学梳状滤波器是微波光子系统和光纤通信系统中关键的器件之一，其实用化研 究正越来越受到人们的重视。在微波光子系统中，需要对不同波长或频率的光载波信号 进行各种处理，包括滤波。微波光子滤波器(MicrowavePhotonicFilter)在多个领域中具 有非常重要的地位。另外，作为多波长光源中的关键部分，光梳状滤波器可用于级联在 发射光源后用于保证各信道波长间隔，因此其滤波性能往往极大的影响波分复用(WDM) 系统的传输性能。而WDM系统传输链路中由于中继放大引入的噪声也需要使用梳状滤 波器进行多信道滤波。目前梳状滤波器的主要设计方案有如下几种(1)基于光纤布拉格光栅的光 梳状滤波器(S. Li and K. Τ. Chan, A novel configuration for multiwavelength actively mode-locked fiber laser using cascaded fiber Brag gratings,” IEEE Photon. Tech. Lett., vol. 11, pp. 179-181, 1999) ； (2)基于 F_P 腔的光梳状滤波器(N. Park, J. W. Dawson, and K. J. Vahala, Multiple Wavelength Operation of an Erbium-Doped Fiber Laser,” IEEE Photon. Tech. Lett., vol. 4, pp.540-541, 1992) ； (3)基于萨尼亚克(Sagnac)环的光梳状滤波器(X. Fang and R. O. Claus, Polarization-independent all-fiber wavelength-division multiplexer based on a Sagnac interferometer,，，Opt. Lett., vol. 20, no. 20, pp. 2146-2148, 1995) ； (4) 基于保偏光纤的微波光子滤波器(J. Mora, L.R. Chen, and J. Capmany, Single-bandpass microwave photonic filter with tuning and reconfiguration capabilities, ” J. Lightwave Technol., vol. 26, pp. 2663-2670, 2008)。需要指出的是上述几种技术路线都存在着各自的局限性。尤其是在灵活性方 面，一旦器件结构固定，其梳状滤波频率间隔及带宽都随之确定，虽然有的文献给出了 可以调整频率间隔或带宽的结构(基于Lyot或Sagnac结构加以可调双折射元件)，但 一来其产生的频率间隔与带宽关系固定，无法独立调整，二来滤波器的旁瓣难以继续抑 制，这些都无法满足现代光纤通信与微波系统中越来越灵活的应用需求。
技术实现思路
鉴于以上陈述的已有方案的不足，本专利技术旨在提供一种频率间隔及带宽可以独 立调节的光梳状滤波器设计方案，在保证应用在通信或微波系统中的滤波效果前提下增 强光滤波器特性(包括频率间隔、带宽和旁瓣抑制比)的灵活性。本专利技术的目的通过如下手段来实现的。一种高旁瓣抑制比且多参数独立可调的微波光子梳状滤波器，由多级光学滤波模块子单元组成，各级模块子单元均包括前端偏振片、前端偏振开关、双折射元件、后 端偏振开关和后端偏振片；由所述光学滤波模块子单元顺序级联构成多级的频率间隔及 带宽可以独立调节的光学梳状滤波器。滤波器前端的偏振片保证输入光的线偏性，并将其偏振态固定在与双折射元件 成45度的方向上，其后级联的偏振开关控制输入光偏振态的旋转角度，当其不工作时 (即输入光偏振态不旋转)，输入光偏振态与晶体主轴方向成45度角传输，快慢轴间引 入了相应的群速度时延，在输出端经过与晶体主轴成45度角的偏振片时发生偏振干涉效 应，使得输入光谱产生正弦型滤波效果；当偏振开关作用时，输入光偏振态被调整为与 晶体主轴方向一致(后端的偏振开关要同时协调作用)，从而在后级的偏振片处不会产 生滤波效果。在此方案中，具有如上所述结构的滤波模块子单元多级级联，各级产生的 正弦型滤波效果叠加会产生梳状型滤波作用，而其间隔频率及带宽则由各级双折射元件 的特性决定。因此，通过改变各级模块间的偏振开关状态，就能设定各个滤波模块的组 合滤波效果，实现光梳状滤波装置频率间隔及带宽可以独立调节。另外，上述子单元所 组合的可调滤波器可以进一步级联(即可调滤波器的级联)与组合，从而提高最终滤波 器的旁瓣抑制比。本专利技术在不改变系统结构装置的基础上，提供一种频率间隔及带宽可以独立调 节的光梳状滤波器设计方案，在保证应用在通信或微波系统中的滤波效果前提下，增强 光滤波器特性(包括频率间隔、带宽和旁瓣抑制比)的灵活性。附图说明如下图1.基于双折射元件的光学滤波器结构图。图2.调整偏振开关状态输出谱图的两种情况(a)滤波输出(b)无滤波功能。图3.典型磁光式偏振开关的响应曲线图。图4.通过级联多个可调滤波器单元实现滤波器的带宽和间距可以独立调节同时 提高旁瓣抑制比的滤波器结构图。图5.本专利技术实施例波长图(a)实现滤波带宽(BW)和间距(Dl)的独立调 节；(b)提高旁瓣抑制比(Sidelobe SuppressionRatio, SSR)。图6.典型的滤波输出光谱波形图(a)选通1.8ps及3.6ps保偏光纤滤波模块得到 的光谱波形；(b)选通3.6ps及7.2ps保偏光纤滤波模块得到的光谱波形；(C)选通7.2ps 及14.4ps保偏光纤滤波模块得到的光谱波形；(d)选通14.4ps及28.8ps保偏光纤滤波模 块得到的光谱波形。图7.选通两级可调滤波器单元的旁瓣抑制比改善光谱对比图，单级可调滤波器 采用3.6ps和7.2ps级联，两级可调滤波器采用将前面的单级可调滤波器输出后加上一段 3.6ps滤波单元组成。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施作进一步的描述。图1给出了基于双折射元件的光学滤波器原理。整个滤波器100由前端偏振片 101、前端偏振开关102、双折射元件103、后端偏振开关104和后端偏振片105组成。当 输入宽谱信号106经过偏振片101后，其偏振态固定在与双折射晶体成45度夹角方向，此时偏振开关102不工作，输入光沿晶体快慢轴分解成两部分，且经过双折射晶体103 后，快慢轴光间引入延时Dt，由于对应于不同波长产生的相位延迟不同，通过偏振开关 104后在偏振片105处发生偏光干涉时，输出光谱107会呈现正弦型滤波特性，其(单个 滤波模块子单元)谱型可用下式表示Γ(/)=εο32(2^Δτ)(1)由此，通过控制偏振开关102和104的状态，可以实现滤波谱的输出(图2a所示)， 或者信号直接通过该子单元(图2b所示)。双折射元件可以是晶体类或者光纤类，偏 振开关可以是基于不同光学效应(如电光、磁光、声光等)的偏振元件，也可以采用常 规偏振控制器替代。例如，通常采用的磁光开关具有如本文档来自技高网...
【技术保护点】
高旁瓣抑制比且多参数独立可调的微波光子梳状滤波器，其特征在于，由多级光学滤波模块子单元组成，各级模块子单元均包括前端偏振片、前端偏振开关、双折射元件、后端偏振开关和后端偏振片；由所述光学滤波模块子单元顺序级联构成多级的频率间隔及带宽可以独立调节的光学梳状滤波器。
【技术特征摘要】
1.高旁瓣抑制比且多参数独立可调的微波光子梳状滤波器，其特征在于，由多级光 学滤波模块子单元组成，各级模块子单元均包括前端偏振片、前端偏振开关、双折射元 件、后端偏振开关和后端偏振片；由所述光学滤波模块子单元顺序级联构成多级的频率 间隔及带宽可以独立调节的光学梳状滤波器。2.根据权利要求1所述之高旁瓣抑制比且多参数独立可调的微波光子梳状滤波器，其 特征在于，两级光学滤波模块子单元相连时可将相邻的两个偏振片合为一个。3.根据权利要求1所述之高旁瓣抑制比且多参数独立可调的微波光子梳状滤波器，其 特征在于，所述相邻光学滤波模块子单元的双折射元件的长度逐级按照2倍的关系递增 或递减，并构成一个可调滤波器单元。4.根据权利要求1所述之高旁瓣抑制比且多参数独立可调的微波光子梳状滤波器，其 特征在于，所述偏振开关可通过不同效应控制开关特性实现光的偏振特性控制，包括磁 光、电光和声光控制开关。5.根据权利要求1或...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫连山，姜恒云，叶佳，潘炜，罗斌，易安林，郭迎辉，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90
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