1.2 梳状滤波器.
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k 0 N
光学延迟线+相移器+定向耦合器：
j cos k e 2 z k 1 j sin e j 2 z 2 k 1 2
k
j sin k e
z 1 j k 2 2 cos k e z
j 2 1 2
k
N H ( z ) ak z k z N / 2 k 0 格状光路传输函数： N F ( z) bk z k z N / 2 k 0
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
偏振光干涉法分析
晶体型Interleaver的核心部分是玻片，以单玻片结构为例，入射光偏振方向为 P1，玻片快轴和慢轴分别沿x和y方向，根据偏振光干涉理论，在P1和P2偏振 方向检测到的光强分别为：
PLC型Interleaver的解析
前面N-1级构成的格状光路： S
[ N 1]
H [ N 1] ( z ) F[ N 1] ( z ) S k S S [ N 1] [ N 1] F ( z) H ( z) k 0
N 1 1 N
[ N 1] N j N / 2 k 1 ( N 1) / 2 H ( z ) a cos b sin e z z k N k N k 1 a0 cos N b0 sin N e j N / 2 z ( N 1) / 2 [ N 1] N 1 ( z ) ak sin N bk cos N e j N / 2 z k z ( N 1) / 2 F k 0 j N / 2 ( N 1) / 2 a sin b cos e z N N N N
定向耦合器的传输矩阵：
Aout cos B j sin out j sin Ain cos Bin
PLC型Interleaver的矩阵描述
光学延迟线：
e j / 2 Sd 0
相移器：
0 e j / 2
H (t ) ak (t k )
k 0
n
傅立叶变换
H ( ) ak e jk
k 0
n
级数理论：任意周期波形都可以展开为一个傅立叶级数；反之，给定一个 傅立叶级数，只要适当设计其系数，就可以构成任意周期波形。
1.2 梳状滤波器
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
Interleaver的功能
功能：将一组入射的DWDM信号，按照奇偶波长分成两组 输出。 特点：通带特性好、串扰低。
Interleaver的应用
作为波段滤波器，将DWDM信号的通带 间隔扩展为原来的两倍，降低对后续滤 波器的设计要求。
用作波段滤波器，保留一半波长以备 系统升级。
1.2 梳状滤波器
实际的晶体型Interleaver结构
2,3组合―将入射的随机偏振光转换成同一偏振态，解决了器件 的偏振相关性问题； 以位移晶体6代替第二个偏振片―可同时检出两个正交偏振方向 的光信号，分别导入双光纤准直器的两根尾纤中。
时延单元的工艺考虑
温度稳定性―玻片的时延稳定性对Interleaver的谱线至关重要，为了补偿热胀 冷缩对玻片时延量的影响，采用两片温度系数相反的晶体配对。 加工精度―玻片的加工精度对谱线至关重要，晶体的双折射系数越大，则厚 度容差越小，以双折射系数较小的石英玻璃进行补偿，厚度容差大幅提高。 0.04μm→0.9μm 实际的时延单元由三个玻片组成 为了降低成本，采用PBS棱镜+玻璃代替玻片，作为时延单元。 考虑性能稳定性，需真空气密封装。
1.2 梳状滤波器
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
PLC型Interleaver结构
z 1 / 2 0
0 z1/ 2
e j k / 2 Sp 0
定向耦合器：
0 e j k / 2
Fra Baidu bibliotek
cos k Sc j sin k
S k Sc S p S d
j sin k cos k
S S N S N 1 S1 S 0 S k 格状光路传输矩阵：
第一章 DWDM滤波器技术
张敏明：mmz@hust.edu.cn 万助军：zhujun.wan@gmail.com 华中科技大学光电学院
1.2 梳状滤波器
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
I1 cos2 ( / 2) 2 I sin ( / 2) 2
2nL f c
I1, I2
f (THz)
单级Interleaver的通带特性不好
冲击响应法分析
为了优化通带特性，将多个玻片叠在一起。 输入一个光脉冲，通过1个玻片之后，在时间序列上得到2个光脉冲输出； 输入一个光脉冲，通过n个玻片之后，在时间序列上得到n+1个光脉冲输出。 光脉冲的叠加为一个有限冲击响应FIR系统：
光学延迟线+相移器+定向耦合器：
j cos k e 2 z k 1 j sin e j 2 z 2 k 1 2
k
j sin k e
z 1 j k 2 2 cos k e z
j 2 1 2
k
N H ( z ) ak z k z N / 2 k 0 格状光路传输函数： N F ( z) bk z k z N / 2 k 0
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
偏振光干涉法分析
晶体型Interleaver的核心部分是玻片，以单玻片结构为例，入射光偏振方向为 P1，玻片快轴和慢轴分别沿x和y方向，根据偏振光干涉理论，在P1和P2偏振 方向检测到的光强分别为：
PLC型Interleaver的解析
前面N-1级构成的格状光路： S
[ N 1]
H [ N 1] ( z ) F[ N 1] ( z ) S k S S [ N 1] [ N 1] F ( z) H ( z) k 0
N 1 1 N
[ N 1] N j N / 2 k 1 ( N 1) / 2 H ( z ) a cos b sin e z z k N k N k 1 a0 cos N b0 sin N e j N / 2 z ( N 1) / 2 [ N 1] N 1 ( z ) ak sin N bk cos N e j N / 2 z k z ( N 1) / 2 F k 0 j N / 2 ( N 1) / 2 a sin b cos e z N N N N
定向耦合器的传输矩阵：
Aout cos B j sin out j sin Ain cos Bin
PLC型Interleaver的矩阵描述
光学延迟线：
e j / 2 Sd 0
相移器：
0 e j / 2
H (t ) ak (t k )
k 0
n
傅立叶变换
H ( ) ak e jk
k 0
n
级数理论：任意周期波形都可以展开为一个傅立叶级数；反之，给定一个 傅立叶级数，只要适当设计其系数，就可以构成任意周期波形。
1.2 梳状滤波器
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
Interleaver的功能
功能：将一组入射的DWDM信号，按照奇偶波长分成两组 输出。 特点：通带特性好、串扰低。
Interleaver的应用
作为波段滤波器，将DWDM信号的通带 间隔扩展为原来的两倍，降低对后续滤 波器的设计要求。
用作波段滤波器，保留一半波长以备 系统升级。
1.2 梳状滤波器
实际的晶体型Interleaver结构
2,3组合―将入射的随机偏振光转换成同一偏振态，解决了器件 的偏振相关性问题； 以位移晶体6代替第二个偏振片―可同时检出两个正交偏振方向 的光信号，分别导入双光纤准直器的两根尾纤中。
时延单元的工艺考虑
温度稳定性―玻片的时延稳定性对Interleaver的谱线至关重要，为了补偿热胀 冷缩对玻片时延量的影响，采用两片温度系数相反的晶体配对。 加工精度―玻片的加工精度对谱线至关重要，晶体的双折射系数越大，则厚 度容差越小，以双折射系数较小的石英玻璃进行补偿，厚度容差大幅提高。 0.04μm→0.9μm 实际的时延单元由三个玻片组成 为了降低成本，采用PBS棱镜+玻璃代替玻片，作为时延单元。 考虑性能稳定性，需真空气密封装。
1.2 梳状滤波器
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
PLC型Interleaver结构
z 1 / 2 0
0 z1/ 2
e j k / 2 Sp 0
定向耦合器：
0 e j k / 2
Fra Baidu bibliotek
cos k Sc j sin k
S k Sc S p S d
j sin k cos k
S S N S N 1 S1 S 0 S k 格状光路传输矩阵：
第一章 DWDM滤波器技术
张敏明：mmz@hust.edu.cn 万助军：zhujun.wan@gmail.com 华中科技大学光电学院
1.2 梳状滤波器
1.2.1 Interleaver的功能和应用 1.2.2 Interleaver的基本原理 1.2.3 基于双折射晶体的Interleaver 1.2.4 基于PLC技术的Interleaver 1.2.5 基于GTI干涉仪的Interleaver
I1 cos2 ( / 2) 2 I sin ( / 2) 2
2nL f c
I1, I2
f (THz)
单级Interleaver的通带特性不好
冲击响应法分析
为了优化通带特性，将多个玻片叠在一起。 输入一个光脉冲，通过1个玻片之后，在时间序列上得到2个光脉冲输出； 输入一个光脉冲，通过n个玻片之后，在时间序列上得到n+1个光脉冲输出。 光脉冲的叠加为一个有限冲击响应FIR系统：