论文部分内容阅读
近年来,伴随着科学技术的迅猛发展,通信技术对人们生活的影响越来越大,同时人们对信息传输的要求也越来越高,更大容量、更高频率利用率、更小衰减以及更低成本的通信技术成为人们追求的新目标。微波光子学便在这样的背景下应运而生,其中微波光子滤波器(MPF)便是微波光子学应用最广泛的光学器件,它将光载波通过射频(RF)信号的调制直接在光域内对微波信号进行滤波处理,具有大带宽、低损耗、高兼容、可重构、易调谐和无电磁干扰等优点。具有良好的波长选择性能和滤波特性的光纤布拉格光栅(FBG),在构建微波光子滤波器方面具有独特的优势,因而现阶段以及未来很长一段时间内,基于FBG的微波光子滤波器将是微波光子学领域内的研究热点之一。
本文鉴于FBG独特的波长选择特性和滤波性能,结合光纤耦合器,重点研究了基于FBG和耦合器的微波光子滤波器,并深入分析和考察了该设计的性能特性。
本文主要研究内容如下:
首先,分析FBG的结构和特性,并对多种不同结构的基于FBG的微波光子滤波器优缺点进行比较,在此基础上对基于FBG和耦合器组成的环结构微波光子滤波器的特性进行深入分析。
其次,针对单个均匀光纤光栅Sagnac环信道隔离度差的缺点,提出级联Sagnac环组成梳状滤波器的方案。采用Jones矩阵理论分别对单个光纤光栅Sagnac环和二阶、三阶级联时的频谱特性进行理论分析,并用Matlab软件进行数值仿真。通过三阶Sagnac环级联微波光子滤波器,获得了0.8nm的通道间隔和0.1nm的光谱半高宽度(FWHM),并使FWHM在相同信道间隔下降低为单个光纤光栅Sagnac环的四分之一,从而有效提高了系统信道隔离度,获得了同时兼具均匀通带间隔、信道隔离度高、光谱半高宽度窄的梳状滤波器,大大提高了微波光子滤波器的性能。
最后,对反射放大式RDL带通滤波器的结构和特性进行深入研究,该滤波器通过将光信号反射回单一放大的光学循环延时线(RDL),从而获得多个传播路径,进而使非常简单的结构具有高阶带通滤波器的性能。该滤波器同时具有多级高Q值带通滤波响应、高阻带抑制和高选择性。数据仿真结果实现Q值大于100、边带抑制大于50dB、形状因子高于10的带通滤波效果。