基于微机电系统的法布里珀罗可调光滤波器

为实现调谐范围宽、调谐速度快、带宽窄、驱动电压低以及可批量化生产的可调光学滤波器,提出了一种新型微机电系统(MEMS)可调光学滤波器。由高反射率可动光学镜面与准直扩束光纤端面组成法布里-珀罗(F-P)腔。通过静电驱动改变F-P腔的腔长以调整滤波器的输出光波长,分析了可调光学滤波器的波长调谐原理和静电驱动原理,给出了器件的结构参数和综合设计考虑。利用体硅加工工艺成功制作了可调光学滤波器样品,并进行了实验测试。实验结果表明,通过改变准直扩束光纤的初始位置,3dB带宽与自由谱域之间具有可调性。该可调光学滤波器兼备了MEMS技术与光纤技术的优点,并且结构紧凑、工艺简单、驱动电压低,可用于光通信等场合。     

基于F-P腔的MEMS TOF的波长控制技术

文章分析了基于法布里-珀罗(F-P)腔技术的微机电系统(MEMS)可调谐光滤波器(TOF)的调谐原理,推导并测试了其波长与温度及波长与电压的关系,提出了温度与电压相结合的波长混合控制技术,实现了1 530～1 560 nm范围内的波长可调的光滤波器.     

可调谐窄带宽的负系数微波光子滤波器

针对负系数微波光子滤波器很难用正系数的光学抽头来实现,提出了一款基于色散器件级联的可调谐、窄带宽、负系数微波光子滤波器。利用整形后的多波长光纤激光器的输出信号作为滤波器的抽头光源,将单模光纤与F-P光纤环级联作为延迟单元,实现滤波器的频率选择性。利用相位调制器和级联的色散器件共同作用,实现负系数的微波光子滤波器。实验得到了波长间隔为0.34 nm的多达37个激光信号的稳定输出,进而基于此实验结果仿真研究了F-P光纤环中C2、C3的耦合系数r、不同长度的可调谐光纤延迟线（TODL）和延迟单元中不同长度的单模光纤等参数对微波光子滤波器性能的影响。     

液晶可调谐光滤波器的实验研究

对液晶可调谐光滤波器进行了实验研究,初步研制出带宽0.3～0.5 nm,精细度为100～200,连续可调谐范围大于70 nm的液昌F-P腔光滤波器.     

基于Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547～1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。     

基于F-P干涉技术的通信波段可调谐激光器

根据F-P干涉原理设计制作了楔型F-P滤波器,使用这种滤波器进行可调谐掺铒光纤激光器实验,980nmLD泵浦功率为25mW时获得了稳定的单纵模激光输出,输出功率约0．6mW,线宽低于0．06nm,在34．2nm波长调谐范围内功率变化不超过0．5dB,边模抑制比大于35dB。     

基于角度调谐F-P干涉仪的C波段可调谐激光器的研究

研究了基于法布里一珀罗(F-P)干涉原理的角度调谐的滤波器特性,使用自制的滤波器进行可调谐掺Er^3 光纤激光器实验。当980nm泵浦功率为30mW时获得了稳定的单纵模激光输出,输出功率约。0.65mW,线宽低于0.1m,在35．76nm波长调谐范围内功率变化不超过1dB,边模抑制比(SMSR)大于35dB;泵浦功率为46mW时获得了最大的输出功率,约为1mW。     

一种新颖的宽带可调光纤光栅滤波器

分析了光纤光栅（FBG）调谐的基本原理,进而采用新颖的调谐结构,设计并实现了一种宽带可调谐的FBG滤波器。该滤波器仅用1支FBG制做而成,其波长调谐范围最高可达40nm。实验结果表明,该FBG滤波器的调谐波长与调谐步进位移量之间具有良好的二次曲线关系。     

MEMS可调谐平顶窄带光学滤波器

设计了一种基于MEMS技术的可调谐光学滤波器,它通过光栅将输入的宽带光信号色散展开,以一个MEMS扭镜选择将对应滤波器通带的光信号反射至输出端,从而实现光学滤波和波长调谐功能。滤波器的输入端采用单模光纤,输出端采用多模或者少模光纤,可以实现窄带且平顶的通带特性。经过参数优化,仿真分析得结果显示,采用多模/少摸光纤输出的两种滤波器,其0.5 dB和25 dB带宽分别为0.95 nm/0.29 nm和1.39 nm/0.69 nm,分别满足100 GHz和50 GHz信道间隔的DWDM系统要求。由于输出端采用多模或者少摸光纤,从该滤波器输出的光信号不能继续在单模光纤中传输,只能由光探测器接收,因此该滤波器一般应用于全光网络节点中的下载端口。     

支撑光网络发展的Si基光子集成器件的研究进展

本文报道了可用于光网络系统终端OADM和OXC的Si基长波长量子阱窄带响应光电接收器、MOEMS和F-P TO宽频域光学滤波器、M-Z型 TO光开关和MMI多路分束器以及可变光强衰减器.用应变层SiGe/Si MQW研制的RCE光电接收器响应谱半宽FWHM<6nm,外量子效率η>4.2%;采用表面微机械加工的桥式光学滤波器,当外加电压0→50V,连续可调谐范围达90nm;彩全平面工艺研制的F-P腔TO滤波器,当外加电流0→57mA时,连续可调谐范围达23nm,FWHM<0.5nm.在SOI Si基片上研制的M-Z TO波导光开关,开关时间<30μs,功耗～100mW.开关消光比为-13dB和-10dB,1×4MMI多路分束器输出光声的不均衡性<0.36dB,总插入损耗为6.9dB.用背向对接的MMI构成的M-Z干涉仪实现了光强的可变调最大衰减量26dB,响应时间为100μs,插入损耗为4.8～7dB.     

液晶损耗对可调谐液晶光学滤波器性能的影响

F- P型可调谐液晶光学滤波器是一种小体积窄带宽低压调谐滤波器。液晶作为腔内工作物质,其损耗对器件的性能有重要的影响。文章以F- P干涉仪为基础,分析了液晶损耗对这类滤波器的半强度带宽(FWHM) 和峰值透过率的影响,以利于不同要求的滤波器的设计制作。     

可调谐光纤F-P线性滤波器的设计与分析

光纤滤波器在光纤通信和光纤传感领域发挥着重要的作用。本文基于光学薄膜干涉理论设计了一种用于光纤传感的可调谐F-P线性滤波器,该滤波器由两端面相对的入射光纤与出射光纤构成,两光纤端端面分别镀有反射光纤薄膜。该F-P干涉腔改善了传统F-P腔的透射率响应特性,有助于提高滤波器的线性度和线性范围。本文采用光学薄膜干涉矩阵分析法对该滤波器的透射率响应关系进行了计算与分析,并得出该FP滤波器的结构参数。设计结果表明,这种新型线性滤波器具有线性度好、线性范围宽和线性区间可调的优点。     

宽范围可调MEMS集成滤波器的设计与制作

基于MEMS平面螺旋电感和MEMS可调平行板电容设计并制作了一种宽可调范围的集成可调带通滤波器。理论分析并计算了可调滤波器电感和可调电容的取值范围,利用HFSS设计得到各元件结构参数,并使用AnsoftDesigner分析软件对可调滤波器电路进行了模拟仿真。设计得到的可调滤波器中心频率调节范围为400～700MHz,可调率达75%,实现了宽范围可调,3dB相对带宽范围为5%～10%,插入损耗小于5dB,芯片尺寸为20mm×6mm×0.4mm。给出了一套基于MEMS平面工艺的MEMS集成可调滤波器的制作流程,实现了MEMS集成可调滤波器的工艺制作及测试。测试结果表明,获得的可调滤波器实现了通带频率宽范围可调。     

Si基热光可调谐窄带平顶滤波器

利用Si基键合技术、台阶型F-P腔结构以及Si良好的热光效应,研制了一种新型全Si基的热光调谐窄带平顶滤波器.器件的平顶宽度为2nm,3dB带宽为4.4nm,自由谱宽约为8.5nm,在外加电场作用下,共振峰红移3.3nm.     

A monolithically integrated HgCdTe short-wavelength infrared photodetector and micro-electro-mechanical systems-based optical filter

A monolithically integrated low-temperature micro-electro-mechanical systems (MEMS) and HgCdTe infrared (IR) detector technology is introduced, implemented, and characterized. The ultimate aim of this project is to develop a MEMS-based optical filter, integrated with an IR detector, that selects narrow wavelength bands within the short-wavelength IR (SWIR) region of the spectrum. The entire fabrication process is compatible with two-dimensional IR focal plane array technology, and needs to be compatible with a proposed electrically tunable MEMS filter based on a Fabry-Perot optical cavity. The fabricated device consists of an HgCdTe SWIR photoconductor, distributed Bragg mirrors formed of Ge-SiO-Ge, a sacrificial spacer layer within the cavity, and a silicon nitride membrane for structural support. Mirror stacks fabricated on silicon, identical to the structures that will form the optical cavity, have been characterized to determine the optimum filter characteristics. The measured full-width at half-maximum (FWHM) was 34 nm at the center wavelength of 1,780 nm with an extinction ratio of 36.6. Fully integrated filters on HgCdTe photoconductors with a center wavelength of approximately 1,950 nm give a FWHM of approximately 100 nm, and a peak responsivity of approximately 8×10⁴ V/W. The experimental results are in good agreement with the optical model, which takes into account mirror reflectivity, absorption within the cavity by the spacer material, and absorption by the silicon nitride support structure.     

基于半导体光放大器的可调谐环形腔激光器的激光建立过程

基于半导体光放大器(SOA)的环形腔激光器可实现高达兆赫兹的高速调谐,在光纤通信和光纤传感领域有广泛应用。采用稳态模型和分段算法研究SOA自发辐射特性,并基于此分别讨论了使用高斯型滤波器和法布里-珀罗(F-P)滤波器的两种可调谐环形腔激光器,研究了激光建立过程的特性,包括输出光谱和输出光功率随绕行圈数的变化,讨论了波长调谐的速度。结果表明,F-P滤波器的环形腔可以更快建立激光振荡,便于实际高速调谐应用。     

基于FBG传感系统的可调光滤波器非线性研究

采用光纤布拉格光栅(FBG)传感系统研究压电陶瓷(PZT)驱动法布里-珀罗(F-P)型可调谐光滤波器(TOF)的非线性特性。基于多光束干涉理论建立了TOF的非线性模型,推导了透射带波长和自由光谱范围(FSR)对驱动电压的非线性响应;基于FBG传感系统测试了F-P型TOF的波长非线性,并采用多项式拟合对其进行描述,实测F-P型TOF波长的非线性误差最大为1.006 nm;基于F-P型TOF的非线性模型,研究了其波长定位误差,并提出采用参考光栅的方法降低波长定位误差。实验表明,F-P型TOF的波长随机误差可由73～81 pm降至12 pm以下。     

基于分布式FBG的智能家居环境测控系统研究

基于分布式光纤布拉格光栅(FBG)的分布式测量以及FBG的测量精度高、体积小、不易腐蚀等优点,将其应用于智能家居环境监测进行研究.系统中采用可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波法解调原理,利用可编程逻辑器件FPGA设计了一种结构简单、解调速度快、可实时测量的光纤光栅解调系统,实现了对家居环境的实时测量,并进行安全报警、温度自动调节等操作.仿真实验表明,系统测量精度和灵敏度高,运行稳定可靠,具有一定的实用价值和应用前景.     

基于谐振原理的RF MEMS滤波器的研制

采用与IC工艺兼容的硅表面MEMS加工技术,以碳化硅材料作为结构材料,研制出一种新型的基于谐振原理工作的RF MEMS滤波器。详细介绍了器件的工作原理、制备方法、测试技术和结果,并对测试结果做出分析。该RF MEMS滤波器由弹性耦合梁连接两个结构尺寸和谐振频率完全相同的MEMS双端固支梁谐振器构成,MEMS谐振器的结构决定了滤波器的中心频率,弹性耦合梁的刚度决定了滤波器的带宽。在大气环境下测试器件的频响特性,得到中心工作频率为41.5MHz,带宽为3.5MHz,品质因数Q为11.8。     

基于飞秒激光制备的光纤Fabry-Perot折射率传感器

在对光纤Fabry-Perot(F-P)传感器多光束干 涉原理仿真分析的基础上,利用波长为800nm的飞秒 激光脉冲在普通单模光纤(SMF)上制备微型传感器,并对其折射率响应性能进行了实验测试 。理论分析表明,在低、高折射率区域,F-P传感器的反射谱对比度随着折射率的增加分别 呈现先降低后增加的趋势(折射率高低分界点1．457)。飞秒激光 的制备方法通过计算机控制腔长等可以进行参数可选择的微型光纤F-P传感器的制作。利用 制备的传感器对一系列不同折 射率的溶液进行了折射率响应测试实验,测试结果表明,传感器反射谱对比度对低折射率物 质(折射率小于 1.457)的灵敏度为27.65dB/RI,对高折射 率 物质(折射率大于1.457)的灵敏度为3.50dB /RI,且均具有良好的线性响应。