基于拉锥光纤优化的光纤环镜滤波器特性研究

吴雪梅，董兴法，姜 莉，吕正兵

(苏州科技学院电子与信息工程学院，苏州215011)

引 言

光纤环镜滤波器(fiber loop mirror，FLM)是光学滤波器［1-5］的一种，其主要滤波原理是将一束激光经耦合器分成两束，分别沿顺时针和逆时针方向在环镜内传播，之后于耦合器处相遇产生叠加干涉效应，输出相干光，实现滤波效应。与其它滤波器相比，FLM结构简单、稳定性能高、设计灵活、成本低等［6-8］，这些优点使其得到广泛的应用［9-13］。目前成为广大学者研究新热点之一的拉锥光纤，由于其独特的几何结构特性，从而引发了一系列光学性质的变化，因此其研究和应用领域也非常广泛［14-16］。

本文中提出一种在级联2阶高双折射光纤环镜(high-birefrigence fiber loop mirror，HBFLM)中加拉锥光纤的新型结构，新的滤波器结构与两个级联2阶HBFLM结构相比，压窄了3dB带宽，提高了品质因数，波形更稳定、可调范围广、灵活性能强。

1 结构原理与分析

1．1 级联2阶HBFLM滤波器

2阶HBFLM滤波器［7］结构示意图如图1所示。它由1个3dB耦合器(optical fiber coupler，OC)、2段高双折射光纤(high-birefrigence fiber，HBF)、1个偏振控制器(polarization controller，PC)和普通单模光纤(single mode fiber，SMF)组成。滤波器透过率函数为:

式中，θ表示信号光在经过两段HBF之间的SMF和PC时偏振态转过的角度，λ为信号光波长，β=2πLΔn/λ02，是对 2πLΔn/λ 做的 1 阶近似，可认为 β不随λ的改变而改变，其中L是HBF的长度，Δn是HBF快轴和慢轴折射率之差。

Fig.1 Schematic configuration of second-order HBF Sagnac-loop mirror

级联1阶HBFLM滤波器［16］结构示意图如图2所示。它由2个3dB耦合器(OC)、2段高双折射光纤(HBF)、2个偏振控制器(PC)和普通单模光纤(SMF)组成。滤波器透过率函数为:

式中，t1和t2、r1和r2分别表示图2中两个环镜的透射率和反射率。

Fig.2 Schematic configuration of two cascaded HBF Sagnac-loop mirrors

级联2阶HBFLM滤波器结构示意图如图3所示。……