50G标准具型光梳状滤波器

设计(论文)题目: 50G标准具型光梳状滤波器（Interleaver）的设计
设计（论文）主要内容：
光梳妆滤波器因具有将输入的频率间隔变为两倍输出的强大功能，可以实现更加密集的波分复用，从而为光纤通信系统传输容量的的进一步升级带来了曙光。

论文要求分析标准具实现梳状滤波的原理，并借助mathcad仿真计算，设计出比较优化的interleaver制作方案，最后制作出样品，对设计方案进行论证。

要求完成的主要任务:
1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告。

2、研究各种光梳状滤波器的工作原理
3、提出比较理想的光梳状滤波器设计方案并成功实现仿真。

4、制作出光梳状滤波器样品并通过实验验证样品的可靠性。

5、完成不少于5000字的英文文献翻译。

6、完成毕业设计论文。

必读参考资料：
1、标准具型interleaver的性能研究。

2、
指导教师签名：系主任签名：
院长签名(章)____________ _
武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告
目录
摘要 (7)
Abstract ................................................. 错误！未定义书签。

1 绪论 (8)
1.1 光纤通信发展概况 (8)
1.2 密集波分复用技术简介 (8)
1.3 光梳状滤波器的技术特点和应用前景 (9)
1.4 本文研究的主要内容 (10)
2 Interleaver的基本滤波原理和研究现状 (10)
2.1 交叉滤波原理 (10)
2.2 Interleaver研究现状 (11)
2.3 Interleaver的研究方向 (16)
3 标准具滤波原理分析 (17)
3.1 多光束干涉基本原理 (18)
3.2 偏振光干涉基本原理 (19)
3.3 双折射G-T腔滤波原理 (21)
3.4 本章小结 (24)
4 设计方案的mathcad仿真分析 (24)
4.1 mathcad软件简介 (25)
4.2 Interleaver的参数说明 (25)
4.3 G-T腔交叉滤波的仿真实现 (27)
4.4 方案设计与可行性研究 (28)
5.5 本章小结 (32)
5 50G标准具型Interleaver的实现方案研究 (33)
5.1 实现方案研究 (33)
5.2 元件参数设计 (35)
5.3 样品制作过程中需要考虑得几个关键问题 (39)
5.4 本章小结 (40)
6 Interleaver样品的测试与分析 (41)
6.1 测试原理 (41)
6.2 测试结果 (41)
6.3 测试结果分析 (44)
6.4 标准具型Interleaver的优越性验证 (46)
6.5 本章小结 (46)
7 总结 (47)
7.1 结论 (47)
7.2 心得体会 (47)
7.3 结束语 (48)
参考文献 (49)
致谢 (50)
光纤通信信道密度的迅速增加和数据传输速率的不断提高，给光纤通信网络带来极大的压力。

光梳状滤波器能在信道间隔密集的情况下实现分波和合波, 实现信道间隔减半，从而提高通信系统容量，使通信系统升级。

本文旨在研究制作光梳状滤波器的意义、设计出50G标准具样品,验证标准具型光梳状滤波器的优越性。

本次毕业设计论文主要涉及到以下方面:
1) 简述光纤通信概况,介绍梳状滤波技术研究现状和发展趋势。

2) 利用光的多光束干涉原理和偏振光琼斯矩阵原理分析双折射G-T腔的滤波特性。

3) 设计出比较理想的标准具型滤波器的整体结构,利用mathcad对输出光谱进行模拟仿真,分析改设计方案的可行性,使设计方案更加优化。

4) 根据设计方案制作出几只标准具型光梳状滤波器的样品,通过实验对设计方案进行论证。

并通过对比分析,验证标准具型光梳状滤波器的优越性。

本文的特色在于：提出大小标准具级联方案成功设计出梳状滤波器样品,既提高了相邻信道间的隔离度又再一定程度上减小了腔长不一致性对样品性能的影响。

关键词：梳状滤波器；干涉；双折射；标准具
1.1 光纤通信发展概况
随着国民经济的增长，信息通信呈爆炸式的发展，语音、图像、数据的信息交流的日益增多，尤其是因特网的广泛应用，给目前的光纤通信网络带来极大的压力，人们对宽带通信的要求不断提高，增大光通信网络的传输容量已刻不容缓。

现阶段，扩大光纤通信容量的主要技术方案有电时分复用(ETDM )、光时分复用(OTDM )、波分复用(WDM )、光孤子等。

其中，ETDM 技术方案的实用化水平已达到10Gb/s，由于受电子器件处理速度的限制，很难实现大于20Gb/s 的商用ETDM; TDM 和光孤子技术对扩大光纤通信容量具有极大的潜力，但因其涉及的技术很复杂，关键技术还有待解决尚未达到实用化。

利用密集波分复用（DWDM）技术扩大光纤通信系统容量已经成为现代高速大容量光纤通信系统的潮流[1]。

1.2 密集波分复用技术简介
波分复用技术（WDM :wavelength-division multiplexing）是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。

其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合在一起，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同终端，因此将此项技术成为波长分割复用技术，简称波分复用技术。

同一窗口中信道间隔较小的波分复用技术成为密集波分复用技术(DWDM :Dense wavelength-divisionmultiplexing)。

目前密集波分复用(DWDM )系统已广泛应用于长途干线、城域网，并扩展至接入网，其技术技术特点与优势如下:
1)充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。

目前我们只是利用了光纤低损耗谱(1310nm-1550nm)极少一部分，波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz，传输带宽充足。

2)具有在同一根光纤中，传送2个或数个非同步信号的能力，有利于数字信号和模拟信号的兼容，与数据速率和调制方式无关，在线路中间可以灵活取出或加入信道。

3)对已建光纤系统，尤其早期铺设的芯数不多的光缆，只要原系统有功率余量，可进一步增容，实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动，具有较强的灵活性。

4)由于大量减少了光纤的使用量，大大降低了建设成本、由于光纤数量少，当出现故障时，恢复起来也迅速方便。

5)有源光设备的共享性，对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。

6)系统中有源设备得到大幅减少，这样就提高了系统的可靠性。

目前，由于多路载波
的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高，技术实施有一定难度，同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面，因而WDM的实际应用还不多。

但是，随着有线电视综合业务的开展，对网络带宽需求的日益增长，各类选择性服务的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等，WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来，表现出广阔的应用前景，甚至将影响CATV网络的发展格局[2]。

密集波分复用技术虽然问世不长，但由于它具有很多的有点而得到推广和广泛的应用，并向全光网络的方向不断发展。

随着光纤通信信道密度的迅速增加和数据传输速率的不断提高，对DWDM系统的性能提出了更加严格的要求。

1.3 光梳状滤波器的技术特点和应用前景
随着密集波分复用技术的进一步发展，光纤中传播的波长间隔也越来越小，对带宽的需求也越来越大。

为了满足迅速增长的带宽需求，更有效地使用当前技术成熟的掺铒光纤放大器(EDFA)的增益带宽，密集型波分复用(DWDM)系统必须提供更多的复用波道数，由此波道间隔变得越来越窄。

采用镀膜工艺生产的介质薄膜滤波器件是性能良好的窄带滤波器，具有透射谱顶部较平、相邻信道和非相邻信道隔离度高、插入损耗较小和温度稳定性好等特性。

但是镀膜工艺很难将介质薄膜型器件的信道间隔做到50GHz 以下，因为信道间隔压窄一半，就要多镀上百层薄膜，蒸镀误差增加，成品率下降，产品价格上升，不能满足市场需求[3]。

于是，一种新的器件——光梳状滤波器(Interleaver)被提上日程，这种器件可以将输入的波长间隔变为两倍输出，这样它回避了传统镀膜工艺的局限，以奇偶信道交叉复用方式压缩了信道间隔输出光，从而提高通信的容量，使系统升级。

光梳状滤波器是一种新型的复用/解复用器件，英文名称Interleaver。

与通常的DWDM 技术不同，Interleaver采取的是一种交叉滤波方案。

这种器件可以将一列输入频率间隔为f 的光信号分成两列频率间隔为2f的光信号输出，反过来又可以将两列频率间隔为2f的光信号复用为一路间隔为f的密集光信号输出。

也就是说，Interleaver不象DWDM 那样，把一串信号流中的某个单独信道给过滤出来，而是按照奇偶分配的原则，把这串信号分解为两组信号流，分解后的每组信号频道间隔比原来增大了一倍。

在数学上，这样的滤波函数有一个很形象的专用名词，叫做“梳状滤波函数”[4]。

意思是说，该函数可以象一把梳子，对信号的频谱进行梳理和分叉。

因此，在DWDW中使用Interleaver技术可以使光纤通信系统奇偶信道的信号光作为两组分开或合成，从而实现信道间隔减半。

这种Interleaver 与DWDM级联方案就回避了传统镀膜工艺的局限，降低了后面密集波分复用的难度，以奇偶信道交叉复用方式压缩了信道间隔输出光，从而提高通信的容量，使系统升级。

Interleaver的结构简单、设计方便、灵活，加工工艺比较成熟，通过优化设计和精细加工，各项性能指标良好、稳定，器件尺寸小巧。

实践证明，利用Interleaver升级系统容量要比直接升级DWDM本身经济，随着全光网络的进一步发展及通信市场的恢复，Interleaver 能为社会带来更大的经济效益和社会效益。

1.4 本文研究的主要内容
本文研究的内容是标准具型Interleaver 的设计方案和样品的性能。

标准具型Interleaver 是一种基于光的多光束干涉和偏振干涉原理制成的光梳状滤波器，适用于50G 以下的通信系统，是比较理想的设计方案。

本文的主要工作包括以下几个方面：
1） 通过对目前市场上比较成熟和正在研究探索中的Interleaver 制造技术进行分析和比较，提出标准具型Interleaver 的优越性，并利用偏振光学理论和光的多光束干涉原理对标准具型Interleaver 的滤波过程做详尽的理论分析。

2） 在充实的理论分析基础上，利用mathcad 对标准具滤波特性进行仿真分析，提出较理想的设计方案，进行方案可行性研究， 提出改进方案，验证改进方案，最后得出最终实现方案。

3） 根据设计方案制作出实验样品，整理实验数据，分析输出波形，论证实验方案，并进行样品可靠性研究。

最后通过分析比较验证标准具型Interleaver 的优越性。

2 Interleaver 的基本滤波原理和研究现状
2.1 交叉滤波原理
Interleaver 的基本工作原理是利用光的干涉进行滤波， 由于干涉产生了周期性的原来信号波长重复整数倍的输出，通过控制干涉的边缘图案就可以选择合适的频率组输出，即通过控制两束光的光程差或是相位差来实现梳状滤波。

因此设计梳状滤波器的关键就是要使相干的两条光束或多束光之间产生光程差，根据光程的定义，光程等于折射率和光路长度的乘积，要产生光程差，就可以通过产生折射率之差或光路长度之差来实现。

可以用更加清晰的数学公式来加以描述交叉滤波的过程，即满足：
/0.5odd L m λ∆=+ (2.1) /even L m λ∆= (2.2) 其中odd 指奇数通道，even 指偶数通道，m 是干涉级次，取正整数；0.5表示了奇偶通道的互补性，△L 表示光程差。

相邻的奇、偶通道的分波间隔为∆λ=λ/(2m)，当干涉级次m 很高的时候，分波间隔就越窄。

貌似复杂的光学运算功能所依赖的核心原理其实却是非常简单，就是高阶的光学干涉效应。

我们可以用傅立叶变换的方法来描述Interleaver 的频率响应与基本的余弦型响应函数以及理想的方波响应函数的关系。

余弦型响应函数表示为
cos()y a x =⋅ (2.3) 我们可以定义常数a 为入射光波的振幅，x 为入射光波的频率，y 为出射光波的振幅，则从公式(2.3)可以看成是基本的频率域内振幅关于频率的响应函数。

如果表示成光强则为： 2
[1cos(2)]2
a I x =⋅+ 理想的方波响应函数可表示为
,/20,/2(1)a nT x nT T y nT T x n T <<+⎧=⎨+<<+⎩
(2.4) 其中n 为大于等于零的整数，T 是方波函数的最小周期。

同样可以按照类似与余弦型函数的方法定义其中的变量含义，使其表达和通信系统响应函数相关的物理意义。

我们可以对方波进行傅立叶级数的展开，以便在频率里分析系统的响应。

如此可以为后继的设计及优化建立数学模型。

方波的傅立叶级数展开式为[5]：
cos3cos5cos(21)()1cos ...23521a f f n f S f f n -⎛⎫=++++ ⎪-⎝⎭
(2.5) 可见方波函数是由无穷多项余弦函数叠加而成，它包括直流量，基波分量，三次谐波分量以及更高的奇次谐波分量叠加项愈多，波形愈接近方波。

可见方波函数是由无穷多项余弦函数叠加而成，它包括直流量，基波分量，三次谐波分量以及更高的奇次谐波分量。

叠加项愈多，波形愈接近方波，另一方面，当我们改变谐波项的权重（或者说谐波项前面的系数），一样可以改变合成后波形的特征。

大部分类型的Interleaver ，光束干涉后的波形只是上式前三项的和，所以波形并不是很接近于方波。

2.2 Interleaver 研究现状
随着光纤通信中间隔越来越小。

信道间隔为50GHz(0.4nm)的密集波分复用系统已经商用化。

25GHz 的系统也已经被提上日程，Interleaver 技术的产生正是为了使密集波分复用系统升级，提高系统的传输容量。

按工作频率的不同，Interleaver 可以分为100GHz 的Interleaver ， 50GHz 的Interleaver ， 25GHz 的Interleaver 等等。

100GHz/200GHz 的Interleaver ，即能将间隔为100GHz 的一路光信号分为两束间隔各为200GHz 的信号；50G 和25G Interleaver 的功能跟100G 一致，只是信道间隔变窄了。

以下是Interleaver 与DWDM 组合运用的示意图如下:
如图2.1所示[6]，假设有一路频率间隔为50GHz 的多波长光信号(λ1λ2λ3λ4…) 通过50GHz/100GHz 的Interleaver ，则该路光信号将分成波长间隔为100GHz 的两路光信号，每一路再分别经过一个100GHzDWDM 即可实现信道间隔为100GHz 的解复用。

100GHz/200GHz 、25GHz 、50GHz Interleaver 的工作过程与此一样。

目前100GHz/200GHz 、50GHz/100GHz Interleaver 技术已经比较成熟， 25GHz/50GHz Interleaver 技术尚在研究阶段。

就制作工艺方面考虑，目前市场上比较成熟并且具有发展潜力的Interleaver 大致有一下几种:马赫—曾德尔(M －Z)型、双折射晶体型、迈克尔逊G －T 干涉仪型以及双折射G －T 型等。

本节将讨论这几种Interleaver 的器件结构、原理性能，并分析这些器件在开发高端产品时的困难及相应的解决途径。

2.2.1 马赫泽德(Mach-Zehnder)干涉仪型
Wavesplitter 公司首先开发出基于单模光纤的Mach-Zehnder 干涉仪型Interleaver 。

它是以非对称的Mach-Zehnder 干涉仪为基本单元构造的，如图2.2所示。

Mach-Zehnder 干涉结构是由两个3dB 耦合器串联而成的， 由于两个耦合器之间的光纤长度相差△L ，被称为非对称Mach-Zehnder 干涉仪。

其基本结构如图3所示。

由激光器发出的相干光，分别送入两根长度不同的单模光纤中，从两光纤输出的激光束叠加后将产生干涉效应。

分光和和光是由两个3dB 耦合器C1和C2构成。

输出端口3，4功率函数由下试给出[7]:
[][]23024011cos()211cos()2P E L P E L λλββ=
-∆=+∆ (2.6)
λ1λ2λ3λ4 图2. 1 Interleaver 工作示意图
其中，△L 代表两干涉臂L 1和L 2的长度差，βλ=2πn/λ为波锨在光纤中的传播常数。

单个干涉仪的输出谱为正弦函数，为了改善器件的输出谱形状，使之平坦化，需要用多个MZ 干涉仪串联。

正弦函数可以看作傅立叶级数的基函数，所以设计时通常是把所需的输出谱线按傅立叶级数展开，通过调节每一个单元干涉仪的臂长差，确定所需的单元数，也就是傅里叶级数的项数。

并可以通过调节每个单元中耦合器的耦合比来改善隔离度。

因此这类的器件可根据选用的傅里叶级数的项数或MZI 单元数来分类，如用三个单元构成的称为F3T 型Interleaver ，用四单元构成的称为F4T 型Interleaver 等。

这类Interleaver 器件的优越型有：采用全光纤形式，易于与现有的光纤传输网络连接：插入损耗较小；偏振特性较好；色散较小；通过多个单元串联可改善通道谱形状；优化隔离度和串扰等。

但是，在目前工艺条件下，3dB 耦合器的分光比很难精确控制；器件中有很多弯曲结构，光纤的曲率半径不能太小， 因此△L 值不能太大，决定着器件频率间隔不能太窄；而且每个单元MZI 的两臂差的公差必须控制在nm 量级，因而使光纤器件的制作工艺难度极大而不适用。

若采用波导结构，则存在着对偏振、温度敏感性的控制和补偿，以及器件稳定性等问题，因此在目前工艺条件下，这类器件远达不到成熟商品化阶段，尤其是窄频率间隔的Interleaver 困难更大。

相比之下，波导结构的MZI 型Interleaver 具有较为广阔的发展潜力[8]。

2.2.2 双折射晶体型
双折射型Interleaver 是由能使偏振光进行干涉的双折射晶体组成，偏振光干涉需要偏振光在经过晶体的快和慢轴时产生相位差。

在晶体型梳状滤波器中，其核心是晶体滤波片，而晶体滤波片的基本原理简单地说就是波片的原理，是不同波长的光在双折射晶体中传播时，由于其波长的不同而在相同长度的光程差上，产生不相同的相位延迟，从而造成偏振方向的改变，将DWDM 光纤通信系统奇偶信道信号光分开为偏振态正交的两组。

λλ2 图2. 2 M-Z Interleaver 的干涉结构示意图
考虑最简单的情况，入射光为平面偏振光，此时的Interleaver 由两块双折射晶体构成，入射光先后穿过两块晶体A 和B ，两个晶体的光轴方向成夹角θ，入射平面偏振光振幅为Al ，振动方向与波片B 的光轴方向一致，入射到波片A ，在波片A 内分为o 光和e 光，波片A 的厚度为d ，从波片A 射出o 光和e 光的相位差为
=2(-)d/e o n n πλ∆ (2.7) 进入波片B 后，按与光轴垂直及平行方向，在B 中A o 分解为A o ⊥和A o ∥，Ae 分解成A e ⊥和A e ∥。

这样，A o ⊥与A e ⊥将发生干涉，由于A o ⊥和A e ⊥的方向相反，表明晶片B 对两束光引入了相位差π。

同样，A o ∥与A e ∥将发生干涉，由于A o ∥和A e ∥的方向相同，晶片B 对两束光未引入相位差，两束光总的相位差保持不变[9]。

根据双光束干涉原理当θ=45度时，在B 中满足条件V=(2m+1)c/2(-)d o e n n 的光波以o 光在B 中传播；频率满足V=mc/(-)d o e n n 的光波以e 光在B 中传播。

相邻奇通道（或偶通道）频率间隔为
=c/(-)d e o f n n ∆ (2.8)
晶体型Interleaver 的一种实现形式，如图2.3所示[10]：光进入双折射晶体后变成两束光（分别用实线和虚线表示），然后同时经过位相延迟单元，使得两束光之间有位相差，再经过双折射晶体2形成4束光，最后通过双折射晶体3合光并进行干涉。

图2. 3 晶体Interleaver 的原理示意图
半波片
位相延迟单元
图2. 4一种晶体型Interleaver的实现形式
基于偏振光干涉的双折射晶体型Interleaver插入损耗和偏振相关损耗很大[11]，对光源波长漂移和环境温度比较敏感，因此需要精确控制光传播方向和偏振方向等，对角度的加工精度要求较高，且因属于传统光学器件，体积较大，成本较高。

2.2.3 迈克尔逊G-T干涉仪型(MGTI)
如图2.5所示[12]，其结构只是对传统迈克尔逊干涉仪的一种改进，即将其中一个反射镜用平面镜M1和M2构成的谐振腔代替，Ml的反射率小于1，M2的反射率为1。

两个平面镜间距为d，腔中介质的折射率为n。

这种代替反射镜的谐振腔被称为Gires-Tournois(GT)腔镜。

具有GT腔镜的迈克尔逊干涉仪简称MGTI。

G-T腔
输出光1
图2. 5 MGTI的结构示意图
MGTI的工作过程为：振幅为E in的入射光经过环行器后被分束器BS（50：50）分为分别沿L1和L2传播的两路光B1和B2。

沿L1传播的光经G-T镜相位调制后重新回到BS，再次被透射反射均分，1/2（总光强的1/4）的光反射沿原始入射光路返回，经环行器从E stop 口输出，另外1/2的光透射从E trans输出；同样沿L2传播的光经全反射镜反射后返回到BS，也是被再次透射反射均分，1/2的光透射沿原始入射光路返回，经环行器从E stop口输出，另外1/2的光反射沿E trans输出。

从而E stop和E trans都是双光束干涉输出，二者的光强相等，
但相位差不同。

由于GT 谐振腔代替了平面反射镜，Micheslon 干涉仪的输出谱形状由正弦型改进成为近似矩形，时GT 腔的非线性相位特性也补偿了Micheslon 干涉仪的色散 。

只需要通过改变两个长度：干涉仪两臂差DL 和GT 谐振腔厚度d ，就可以得到任意频率间隔，不需要多个单元器件串联，因而这种器件在制作高端产品时具有很大的优越性。

但是消光比低;波长间隔大，与光纤耦合困难，并且臂长受温度影响较大，所以此类型Interleaver 温度特性较差，很难得到商用化[13]。

2.2.4 双折射G-T 标准具型(BGTI )
标准具型结构Interleaver 是由C.L.i 等人在MGTI 和晶体双折射Interleaver 工作原理基础上提出， 其结构如图 2.6所示[14]。

与迈克尔逊干涉仪类似;50：50 分束器由偏振分束（PBS ）代替，两个全反镜均由G-T 镜代替，此外还包括4个双折射晶体波片，G-T1 反射的腔间距为G-T2反射腔的一半， 因此G-T 反射镜1的相位相应周期为G-T 反射镜2的两倍。

反射镜1的相移与在G-T 反射镜2经历的相移相接近或相差π时，光信号以极小损耗通过输出端口。

它用同一臂的光波S 分量和P 分量相互干涉代替了干涉仪两臂中的光的相互干涉，干涉输出分别得到奇偶信道的输出。

这种结构避免了MGTI 中对光程差敏感的问题，其臂长对性能影响不大，所以器件的温度和振动稳定性得到了提高，但却引入了偏振模式色散（PMD ），而且制作两个完全相同的G-T 镜在技术上也很困难。

图2. 6 具有两个GTI 的Interleaver
标准具型Interleaver 是以体光学元件为主，可以选用相同的玻璃材料，插入损耗和偏振相关损耗较小，带内波动小，并且对光程差的敏感程度低，加上目前色散补偿技术已经相当成熟，标准具型Interleaver 更适用于50G 或更窄通信信道的应用。

2.3 Interleaver 的研究方向
以上讨论了近来的制作Interleaver 的方案，每种制作方法都有它的优点和不足之处。

G-T
总的来说，马赫泽德干涉仪型Interleaver 于结构简单， 插入损耗低;一致性好; 但是当信号所含波长数较多时，需要较多的马赫泽德干涉仪级联，从而导致结构庞大，复杂，难以协调; MGTI 干涉仪型的特点是技术成熟;插入损耗低，但消光比低;波长间隔大，与光纤耦合困难;由于干涉仪臂长受温度影响较大，所以此类型Interleaver 的温度稳定性不是很好。

双折射晶体型Interleaver 由于它的低散射、高可靠性、低成本和成熟的制造技术等特点，可适用于50Ghz 以上的系统， 但存在偏振相关损耗大;插入损耗大;成本高等缺点。

G-T 标准具型除色散比较大之外，具有低插入损耗、频带宽和体积小等众多优点，更适用于50GHz 或窄通信信道的应用。

随着色散补偿技术的进一步成熟，标准型Interleaver 的研究和设计给50 GHz 及以下信道间隔的更为密集的波分系统的成熟和商用化带来了曙光，引领着Interleaver 制造技术的发展方向。

本次毕业论文依托Interleaver 发展的时代背景， 通过对Interleaver 的基本类型的了解和分析比较，选取50G 标准具型Interleaver 作为设计和研究对象，深入研究标准具型Interleaver 交叉滤波的工作原理，达到成功设计Interleaver 并进行性能优化的目的。

3 标准具滤波原理分析
双折射G-T 标准具型结构是在迈克尔逊G-T 干涉仪型和晶体双折射Interleaver 工作原理基础上提出的， 双折射G-T 标准具型结构核心元件是Gires-Tournois 腔和波片。

Gires-Tournois 腔是大家所熟知的一种结构，它由两个间距极小的平行平板构成。

其中一个平板的一面上镀有反射率为10 %～20 %的部分反射膜，另一平板的一面上镀有近似100 %的高反膜[15]。

双折射G-T (BGTI) 腔是在G-T 腔内、外各置一1/ 4 、1/ 8 波片构成。

下面为双折射G-T 标准具结构图和基本工作原理图
:
R 1=10 %～20 %R2=100%
图3. 1 双折射G-T 标准具工作原理图
如图3.1所示，一偏振光入射到双折射Gires-Tournois 腔，偏振光将在Gires-Tournois 腔内多次反射，使出射光含有多束平行光束。

利用偏振光干涉和多光束干涉原理，将出射的多束偏振光叠加，可发现出射光中含有偏振态相垂直的两种光，而且两束光频谱互补，进而实现梳状滤波。

本节将对光的多光束干涉和偏振光干涉原理做简要介绍，并进一步深入。