窄带滤波器

滤波器的分类方式较多,常见的一般分类方法有:

从频带区域选择上划分

滤波器大致可分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器

(BRF)四类,它们的幅度波长特性曲线如图3所示。

从滤波宽窄范围上划分

滤波器又可分为窄带滤波器(Narorwbandfilter)和宽带滤波器(Broadbandfilter),通常认为带宽小于0.8nm的为窄带滤波器,大于100nm的为宽带滤波器。随着对滤波器性能要求的不断提高以及应用范围的不断扩大,近些年又出现了超窄带滤彼器(Ult--arnarrowbandfilter)。和超宽带滤波器(Ultra一broadbandfilter),它们的带宽分别达到小于1pm和大于200nm的标准,这无疑是对滤波器滤波范围的进一步窄化和扩展,从而其性能也随之得到进一步提升。需要指出的是,许多器件尽管不被称为滤波器,但因其具有与滤波器相似的特性,故亦应将其归类为滤波器范畴,例如,光开关、光调制器、干涉仪、光栅等。

根据光干涉和衍射原理设计而成的光纤滤波器主要用来滤除信号中无用的频率(波长)成分。例如,中心波长为1550nm的窄带信号,其中包含较大范围其他波长信号干扰。以低通滤波器为例,滤波器滤波原理如图3所示。

正是由于滤波器可以实现上述滤波过程,使得光纤滤波器在诸如WDM光纤通信系统和光纤传感系统中有着广泛的应用。一些以光纤为基本元件研制的光纤滤波器也可用于气体的高精度定标、光纤激光器中的波长选择、光相干层析技术(OCT)以及具有特殊光谱函数的新型光学系统等中。例如,窄带带通滤波器可用作激光器,宽带带通滤波器可用于能量补偿,宽带带阻滤波器可用于掺饵光纤放大器(EDFA)增益平坦等。因其应用方面有所不同,故对滤波器中心响应波长、带宽和峰值功率等的要求亦有差异。

构成光纤滤波器的结构设计有多种选择,常见的有基于Sganac双折射环型、藕合器型、光纤光栅型、级联光纤或光栅型、级联高双折射光纤环镜型等口们,这些类型的光纤滤波器都具有各自的滤波区域、滤波范围以及可调谐范围。其中,采用级联方式设计光纤滤波器是一种新的方法。级联的概念,是指将光学元件(如光纤、光栅、祸合器等)按照一定拼接方式(如顺次串联、空间并联以及混合拼接等)构成光纤滤波器的设计新方法。这种新方法为设计新型可调谐光纤滤波器提供了更为宽阔的空间以及灵活的自由度。

通过选择不同的级联元件,或者采取不同的级联方式,可以有效扩大光纤滤波器的设计自由度,进一步丰富光纤滤波器的设计结构。并且,对不同的光纤或光栅等级联元件的某些光谱特性进行选择或整合,可设计并研制出结构新颖、性能优异的级联式新型高性能可调谐光纤滤波器。例如,根据实际需求,采用级联方式可以设计并研制诸如带通型、带阻型、边缘型滤波器、超宽带滤波器、超窄带滤波器以及通道滤波器等。