集成光学声光可调谐滤波器侧瓣问题研究 下载: 655次
1 引言
集成光学声光可调谐滤波器(AOTF)具有调谐速度快、调谐范围宽、易与光纤系统集成等优点,广泛应用于当代生产科研中[1]。滤波带宽和侧瓣高度是评价AOTF性能的主要参数。传统的AOTF沿光波导方向的横电/横磁(TE/TM)模的双折射率分布是均匀的,声波振幅也是均匀的,高达-9 dB的侧瓣会引起密集波分复用系统中信道间的串音,严重损害了AOTF的性能。因此,如何降低侧瓣高度AOTF研制过程中的关键问题。
2 产生侧瓣的理论分析
AOTF的结构图如
假设
式中:
式中:
3 产生侧瓣的实验测量
实验装置如
调节偏振控制器,使得AOTF输入光为TE线偏振光,调节高频信号频率及功率[6],使滤波效果达到最佳,此时高频信号频率为173.4 MHz,幅值为650 mV。AOTF的实验滤波特性曲线如
4 分析与讨论
采用矢量图阐述侧瓣产生的物理机理,由(1)式可得
式中
降低侧瓣的方法主要有权重法[8]和双折射法[9]。在权重法中,声波沿光波导方向不再呈均匀分布。权重法的缺陷是,当波导长度不变时,滤出带宽会增大;反之,采用多级串联[10]改变波导长度,虽然能使滤波带宽和侧瓣高度明显改善,但转换效率、驱动功率和插入损耗指标有所下降。
在双折射法中,沿波导方向的双折射率不再是常数。利用双折射降低侧瓣的结构比较简单,不会使滤出带宽增大。现有改变双折射率的方法是通过电光效应[11],但其电场不可避免地分布于目标区域之外,导致降低侧瓣效果不是非常理想,并且产生所需电场的电压较大,因此,该方法不方便应用于实际生产中。
从
从(4)式可以看出, 有效降低侧瓣的条件是Δ
光波导结构示意图如
根据耦合模方程计算得到新结构光波导AOTF的理论滤波特性曲线如
图 7. 新结构光波导AOTF的理论滤波特性曲线
Fig. 7. Theoretical filter characteristic curve of optical waveguide AOTF with new structure
5 结论
通过理论分析与实验验证了AOTF侧瓣的产生,并利用矢量图阐明了侧瓣产生的机理,进而提出了降低侧瓣的方法,得到以下结论。
1) 在距声光作用区两端2.3 mm的
2) AOTF基本结构变化很小,使得其转换效率、驱动功率和插入损耗指标近似不变。
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高树理. 集成光学声光可调谐滤波器侧瓣问题研究[J]. 中国激光, 2019, 46(2): 0206003. Shuli Gao. Sidelobe Problems of Integrated Optical Acousto-Optic Tunable Filter[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(2): 0206003.