光学波长交错滤波器(Interleaver)是密集波分复用系统中的重要器件之一,可以将一组信道均匀分为奇偶两组信道,实现通信信道间隔增倍,达到提高通信容量的目的。马赫-曾德尔干涉仪型(MZI)波长交错滤波器具有结构简单、易于集成、信道均匀性好、插入损耗小、制作成本低等优点,成为目前制作Interleaver使用最为广泛的一种方案。光纤微环谐振腔为设计结构紧凑的全光纤波长交错滤波器提供了新的思路和方法,基于光纤谐振腔的Interleaver将在未来的密集波分复用系统中发挥更重要的作用。为了改善全光纤MZI-Interleaver的输出谱特性,本文在研究了微环谐振腔和马赫曾德尔干涉仪型波长交错滤波器的输出特性的基础上,提出了一种改进型的带自反馈结构的马赫曾德尔干涉仪型波长交错滤波器。主要研究内容和结果如下:1.本文对波长交错滤波器的国内外的研究现状、微环谐振器的发展进行了总结,简单介绍了几种微环谐振腔的理论分析方法,本文主要采用耦合模理论和传输矩阵法对器件进行分析。通过分析微环谐振腔的工作原理、并采用MATLAB软件模拟分析器件性能参数对器件输出谱特性的影响,为后文的分析和设计奠定了理论基础。2.针对传统的全光纤MZI-Interleaver的输出谱线呈“余弦”,不能满足实际使用的需求,提出了两种改善的方法,一种为多个耦合器构成级联型MZI-Interleaver的方法,另一种为微环谐振腔辅助型MZI-Interleaver,本文不仅对其工作原理进行了分析,还进行了数值模拟分析,分析结果表明级联型MZI-Interleaver的25dB截止带宽约为31GHz,而微环辅助型MZI-Interleaver的25dB截止带宽约为34GHz,与传统的全光纤MZI-Interleaver相比微环辅助型MZI-Interleaver的输出谱的信道间隔离度明显提高了,边缘更加陡峭输出谱线更加接近于方波。3.提出了一种由一个2×2光纤耦合器和一个带自反馈光纤谐振腔的光纤耦合器构成的改善型的MZI-Interleaver。根据器件的结构,采用耦合模理论和光纤传输矩阵理论推导了其输出归一化光强,并进行了数值模拟分析。分析结果表明:该器件中引入了带自反馈谐振腔调节干涉臂长差引起的相位调节,使得输出光谱形态近似于方波。计算可得其25dB截止带宽为46.1GHz与传统的全光纤MZI-Interleaver相比有明显的提高。同时也分析比较了微环谐振腔辅助MZI-Interleaver与带自反馈结构的MZI-Interleaver中微环谐振腔的长度、传输损耗、微环谐振腔的耦合比对输出谱特性的影响,从比较结果中可以看出带自反馈结构的MZI-Interleaver克服了微环辅助MZI-Interleaver在微环长度发生变化时带来波长漂移的缺陷,降低了耦合器耦合系数误差的控制要求和传输损耗对滤波器消光特性的影响。减少了所需的光纤耦合器数目,降低了实际制作难度,提高了其实用性,使其在未来的密集波分复用系统中能发挥重要的作用。