2016年課件2光電材料器件10第一頁，共28頁。主要內(nèi)容連接器耦合器光濾波器波分復用/解復用器件調(diào)制器光開關(guān)光隔離器光環(huán)行器光分插復用器波長轉(zhuǎn)換器第二頁，共28頁。波導光開關(guān)：利用固體物理效應電光開關(guān)熱光開關(guān)磁光開關(guān)第三頁，共28頁。馬赫-曾德爾11光開關(guān)電光效應是在電場作用下改變材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或偏振等使光強突變或光路轉(zhuǎn)變。第四頁，共28頁。熱光波導開關(guān)熱光效應是通過電流加熱的方法，使介質(zhì)的溫度變化，導致光在介質(zhì)傳輸?shù)恼凵渎屎拖辔话l(fā)生改變的物理效應。第五頁，共28頁。磁光開關(guān)法拉第（Faraday）磁致旋光效應——在外加磁場作用下，某些原本各向同性的介質(zhì)變成旋光性物質(zhì)，偏振光通過該物質(zhì)時其偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。磁致旋光不可逆性法拉第（Faraday）效應：當平面偏振光沿著磁場方向入射到非旋光材料時，光偏振面將發(fā)生右旋轉(zhuǎn)，這種效應就稱作法拉第（Faraday）效應。它由MichaelFaraday在1845年首先觀察到。旋轉(zhuǎn)角和磁場強度H與材料長度L的乘積成比例：第六頁，共28頁。磁光式光開關(guān)第七頁，共28頁。波導光開關(guān)優(yōu)缺點優(yōu)點：開關(guān)速度快，重復性好，可靠性高，使用壽命長，尺寸小，可單片集成缺點：插入損耗大，串擾大，應予改進第八頁，共28頁。濾波器功能：從包含多個頻率分量的信號中提出所需頻率的信號。第九頁，共28頁。通信系統(tǒng)的速度和容量

波分復用器（WDM）濾波器激光器可調(diào)諧濾波器WDM系統(tǒng)信道監(jiān)視器濾波器第十頁，共28頁。種類法布里珀羅（F-P）濾波器馬赫-曾德爾（M-Z）濾波器光纖布拉格（Bragg）光柵濾波器第十一頁，共28頁。F-P濾波器原理結(jié)構(gòu)由兩塊平行鏡面組成的諧振腔，一塊固定，另一塊可移動鏡面是經(jīng)過精細加工并鍍有金屬反射膜或多層介質(zhì)膜的玻璃板注意：F-P可調(diào)諧濾波器具有精細度高、調(diào)諧速度快、體積小等優(yōu)點，使其在光纖通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。第十二頁，共28頁。F-P濾波器工作原理兩塊高反射率的平行平板，中間填充介質(zhì)，構(gòu)成了一諧振腔，通關(guān)多束光束干涉來選擇所輸出的波長。第十三頁，共28頁。F-P濾波器工作原理F-P腔發(fā)生諧振的條件對理想的F-P濾波器，功率傳輸系數(shù)為：第十四頁，共28頁。F-P濾波器工作原理不計平板的損耗（吸收或散射）時，Tmax=1。考慮損耗（A）時，A=1-(T+R）由式得到峰值支功率傳輸系數(shù)為：第十五頁，共28頁。F-P濾波器工作原理自由光譜范圍（FSR）：相鄰的兩中心波長（頻率）之差。即：（1）特性參數(shù)3dB帶寬：功率傳輸系數(shù)降為最大值一半時所對應的頻帶寬度；即：第十六頁，共28頁。F-P濾波器工作原理精細度F：為自由光譜范圍和3dB帶寬之比。（1）特性參數(shù)可調(diào)諧信道數(shù)的最大值Nmax：取決于系統(tǒng)允許的串擾水平，為了使串擾低于0.5dB，信道間隔可以小于3倍的FWHM。由上式可知，R越大F就越大。第十七頁，共28頁。諧振腔的諧振頻率fm？模間隔Δfm

=自由頻譜范圍（FSR）？頻譜寬度δfm

？諧振腔的精細度F？第十八頁，共28頁。F-P濾波器工作原理這種調(diào)制方法實現(xiàn)起來比較簡單，但存在著嚴重的缺點和不足，實際應用不多。（2）調(diào)諧的方法（a）角度調(diào)諧上式兩邊微分可得到第十九頁，共28頁。F-P濾波器工作原理其主要問題是：當改變L時兩平板必須嚴格保持平行，這樣濾波器的精細度才不會下降，這對傳動裝置的精密性提出了很高的要求；（2）調(diào)諧的方法（ｂ）腔長調(diào)諧上式兩邊微分可得到第二十頁，共28頁。F-P濾波器工作原理（2）調(diào)諧的方法（ｂ）腔長調(diào)諧基于壓電陶瓷的濾波器，利用靜電力（或其它力）上下移動鏡面，改變腔長。第二十一頁，共28頁。F-P濾波器工作原理（2）調(diào)諧的方法（ｂ）腔長調(diào)諧優(yōu)點：用壓電陶瓷調(diào)節(jié)L，其調(diào)諧范圍寬、響應線性好；缺點：對溫度、振動比較敏感，因此穩(wěn)定性不高。第二十二頁，共28頁。F-P濾波器工作原理（2）調(diào)諧的方法（c）折射率調(diào)諧當θ=0，L固定時，若n變化n，則λ也跟著變化，由式可得到兩者的關(guān)系為當在電光晶體（如LiNbO3）或液晶材料兩段加電壓時，其折射率將發(fā)生變化，這樣濾波器的中心波長也隨著發(fā)生變化。第二十三頁，共28頁。F-P濾波器工作原理（2）調(diào)諧的方法（c）折射率調(diào)諧對LiNbO3晶體，折射率的變化量的表達式為：把上式代入上式得到利用液晶分子的雙折射效應，通過電壓調(diào)制，改變其有效折射率，也可調(diào)諧其輸出波長。第二十四頁，共28頁。F-P濾波器工作原理（2）調(diào)諧的方法（c）折射率調(diào)諧基于LiN