可调谐光纤法布里—珀罗滤波器的理论与实验研究

一、理论基础

1.多光束干涉理论：

• 调谐光纤法布里-珀罗滤波器基于FP干涉仪中的多光束干涉原理。
• 通过分析插入损耗与峰值透射率和精细度的关系，可以进一步理解滤波器的性能。

2.滤波器特性模拟：

• 模拟分析了可调谐FFP滤波器的峰值透射率、线性直流电压驱动FP干涉仪的输出特性和交流正弦电压驱动洛仑兹谱线型滤波器的输出特性。
• 这些模拟结果为研究可调谐FFP滤波器奠定了理论基础。

 

二、插入损耗研究

1.损耗分析：

• 在无限镜面尺寸和有限镜面尺寸两种情况下，对空气隙腔型可调谐FFP滤波器中开腔的衍射损耗、镀膜镜面与单模光纤的模场耦合损耗进行了分析。
• 结合开腔与单模光纤的模式失配损耗，完善了任意镜面尺寸时可调谐FFP滤波器的插入损耗分析理论。

2.优化设计方案：

• 研究了空气隙腔型可调谐FFP滤波器的峰值透射率与镜面尺寸的对应关系。
• 利用双向光束传输法模拟计算了不同条件下可调谐FFP滤波器的反射和透射谱特性。
• 研究结果表明，当镀膜镜面半径为光纤芯层半径的2~3倍时，插入损耗最小。

 

三、调谐特性研究

1.静态调谐特性：

• 分析了双峰测量、单峰测量、综合测量等三种测量方法。
• 实验研究了静态调谐时可调谐FFP滤波器的腔长变化与线性驱动电压的关系。
• 探讨了可调谐FFP滤波器对动态相位调制信号的单边带和高次谐波的抑制作用。

2.动态调谐特性：

• 利用信号处理领域的冲激响应不变法和傅里叶变换研究了可调谐FFP滤波器在调谐时的动态光谱和时域特性。
• 通过在动态时域特性中引入PZT的延迟因子，提出了一种用于精确测量可调谐FFP滤波器相频特性的方法。
• 实际测量了一种可调谐FFP滤波器的频域特性和谐振频率，给出了滤波器的工作频率范围。
• 实验研究了不同幅度的阶跃函数激励下滤波器的阶跃响应，给出了滤波器透射信号不失真时的最大改变电压值。

 

四、控制系统研究

针对波长扫描和自动跟踪锁定应用，研制了可调谐FFP滤波器的控制系统：

 

1.波长锁定精度计算：

• 通过分析开环系统中PZT的延迟时间和功率放大电路的控制时间以及闭环系统中积分滤波器的时间，提出了一种利用锁定时探测信号的理论时间分量与实际时间分量之差来计算波长锁定精度的方法。

2.数字化改进设计：

• 采用单片机对控制系统进行了数字化改进设计。
• 提出了一种基于FPGA和自适应滤波算法的数字控制系统设计方案。

 

综上所述，可调谐光纤法布里-珀罗滤波器的理论与实验研究涉及多个方面，包括理论基础、插入损耗、调谐特性和控制系统等。这些研究对于提高动态DWDM网络的灵活性、改善网络性能和降低网络成本都具有重要意义。

 

西诺光学代理的 可调谐光纤F-P滤波器是一种多功能光学设备，适用于电信和光子学应用，可以选择性地过滤和操纵特定波长的光，实现极高的精细度(F>100000)。如有需要请联系我们。

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