光纤光栅在微波光子滤波器中的应用

图6为利用CFBG和光纤环构成啁啾光纤光栅环的可调谐IIR微波光子滤波器的结构。调制光信号注入耦合器中，耦合器的输入端2和输出端4通过光纤构成光纤环，在环中设置环行器，环行器的端口3串接若干个不同工作波长的CFBG，这样光信号在光纤环中被CFBG阵列切割延时，并通过环行器返回到耦合器的输入端2，得到不同的抽头响应后通过耦合器的输出端3输出。改变输入光的波长可以选择不同的CFBG，这样光信号在环中走的距离不同，延时就不同，从而改变滤波器的FSR。

图6 可调谐IIR微波光子滤波器的结构

图7为利用CFBG和光纤环构成啁啾光纤光栅环的可调谐陷波滤波器的结构，与可调谐IIR滤波器结构不同，在耦合器的输出端3和4通过光纤构成光纤环，耦合器输出的两个强度相同的信号在环中沿相反方向传输，分别经过CFBG切割反射后经历了不同的延时，并从耦合器的输入端2输出。两个抽头的光程差由相应的CFBG在光纤环中的位置和输入光波长决定。由于采用的是CFBG，因此该陷波滤波器的FSR可连续调谐。与IIR结构相比，其主要缺点是:由于有1/2的光信号返回到原光信号的入射端，因而存在3dB的光损耗；同时，为了避免光反射进可调谐激光器，还需在光路中放置光隔离器。

图7 可调谐陷波滤波器的结构

IIR滤波器和陷波滤波器均利用了啁啾光纤光栅环实现不同特性的滤波功能，且都可调谐。采用更多CFBG的滤波器，两者可以实现更大范围的调谐，但结构会更加复杂。另外可以通过控制CFBG在光纤环上的位置来保证调谐的精度。

3、结论

由于FBG具有独特的波长选择特性，因而可用来更加灵巧地构建微波光子滤波器，而在构成方式上，利用CFBG代替FBG可以实现连续调谐，且结构比较简单；另外可以利用特殊结构的光纤光栅构成微波光子滤波器，但其制作比较复杂，精度难以控制，可以考虑用多个FBG代替特殊结构的光纤光栅实现特殊结构光纤光栅的滤波功能。近几年来利用CFBG环构成微波光子滤波器的结构屡见报道，理论和试验都证明，这种方式不仅结构简单，而且滤波功能更完善，如果在光纤环中加入掺铒光纤，可实现高Q 值和连续可调谐的微波光子滤波器，相信这将是微波光子滤波器的发展趋势。

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作者：祁春慧、裴丽、郭兰、吴树强、赵瑞峰，北京交通大学，光波技术研究所，全光网与现代通信网教育部重点实验室