光学相控阵是激光雷达中实现非机械光束偏转的一种技术方案,针对现有光学相控阵存在的尺寸大、二维集成困难等问题,提出了一种可实现二维光束偏转的新型二维光学相控阵反射镜。该反射镜采用易于集成的面阵结构,同时利用Gires-Tournois谐振腔在谐振波长附近的色散特性放大相移。仿真结果表明,该结构在谐振波长附近具有较高的相移效率,为实现二维光束偏转提供了一种新的解决方案。

提出了一种基于Michelson Gires-Tournois interferometer (MGTI)型不等带宽光交错复用器(interleaver)的新颖设计方法,可以简便地得到所有结构参数。通过z变换简化多镜GT腔(GTE)复杂的透射方向和反射方向光波电矢量的表达式,结合数字信号滤波器中椭圆滤波器的设计原理,利用极点值即可得到GT腔的腔长、臂长差和GT腔各镜面的反射率。给出了占空比为1:3的25 GHz不等带宽interleaver的设计实例,比较了采用不同GT腔结构的多组模拟仿真结果。分析了实现任意占空比interleaver的设计原理,给出了同一3阶结构情况下的4组不同占空比的设计实例,以及3组不同阶数下的占空比为1:4的该结构光交错滤波器的具体设计参数和结果。

基于数字信号处理中的IIR理论, 提出了一种基于MGTI型interleaver的新颖设计方法, 可以简便地得到所求的各组结构参量.通过z变换简化透射方向和反射方向光波电矢量的表达式, 分析了零极点位置对整个滤波器的影响, 利用IIR中椭圆滤波器的设计方法得到Gires-Tournois腔的腔长、臂长差和Gires-Tournois腔各镜面的反射率.并给出了利用两个双镜Gires-Tournois腔替代两面全反镜所得到的三组不同参量, 比较了采用不同Gires-Tournois腔所得到的相应的1、3、5、7、9阶interleaver的模拟仿真结果.

用两面镜级联的GT腔代替Michelson干涉仪的两面全反射镜，通过MGTI中的GT腔镜面反射率、腔长、干涉仪臂长差等结构参量的选择，得出了宽口和窄口输出谱3 dB处带宽比分别为1.69、1.83、2.13和2.14的四组不等带宽、隔离度高、通带平坦且周期不等的输出光谱，并系统分析了这些结构参量对输出光谱特性的影响.模拟结果表明：可用此类MGTI结构设计出不同带宽比的不等带宽interleaver；输出光谱的平坦特性由GT腔镜面反射率决定，镜面反射率主要影响输出谱的通带带宽与隔离度，且对两者的影响程度不同；选择适当的GT腔腔长和臂长差可得到不同的光谱周期.

随着密集波分复用(DWDM)技术的不断发展,光学梳状滤波器(Interleaver)从原始功能的两路输出谱带宽相等的等带宽器件向不等带宽器件发展,以灵活应用于复杂网络的分插复用及不同网络平台间的过渡等。迈克耳孙Gires-Tournois干涉仪(MGTI)型interleaver具有结构紧凑、成本低、参数简单易调节、性能优异等特点,是实现interleaver的一个典型方案。从严格的数学角度推导了判定MGTI型interleaver周期的理论依据,并给出了几个具体的MGTI结构周期的判定实例。任何参数结构的MGTI型interleaver,当GT腔镜面反射率发生变化时,等带宽与不等带宽MGTI型interleaver的奇、偶两路输出光谱光强相交点处的特性不同。具体给出了该不同特性的实例。这些结论可用来指导设计满足不同周期和带宽要求的MGTI型interleaver,对设计特种光学干涉滤波器也可起到一定的指导性作用。

系统分析了三镜级联结构G-T谐振腔的色散特性,表明三镜级联结构G-T谐振腔具有不同于两镜级联结构G-T谐振腔的特有色散特性利用该特性以三镜级联结构G-T谐振腔作为色散补偿元件可有效改善MGTI型interleaver的色散性能,并给出了以三镜级联结构G-T谐振腔为补偿元件的具体补偿实例模拟结果表明:对50 GHz的MGTI型光交错复用器,可实现中心波长附近±0.08 nm、±0.09 nm和±0.1 nm范围内的色散绝对值分别小于1 ps/nm、2.4 ps/nm和6.6 ps/nm的良好的补偿结果与文献报道的两镜级联结构G-T腔补偿结果相比,色散绝对值小于1 ps/nm的波长范围扩大了60%;在中心波长附近±0.09 nm范围内的色散绝对值降低了92%.

提出了一种基于Gires-Tournois腔的非对称型光学交错梳状滤波器。理论上,通过调整两个波片的偏振延迟和Gires-Tournois腔的反射率,可以获得任意光谱带宽比的非对称型交错梳状滤波器件。分别对输出带宽比M=1∶3和M=1∶7的非对称型交错梳状滤波器的输出进行了数值模拟,确定两个波片的延迟和Gires-Tournois腔的反射率。分别设计和研制出了输出光谱带宽比M=1∶3和M=1∶7的器件,其中M=1∶3器件的两个输出通道的3 dB带宽分别为0.385 nm和1.161 nm, 比值为M=1∶3.02,M=1∶7器件的两个输出通道的3 dB带宽分别为0.191 nm和1.331 nm比值M=1∶6.75。实验结果(光谱带宽比)与设计要求基本符合。

分析了马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型50GHz不等带宽光学梳状滤波器(interleaver)的设计原理,给出一种新型系统结构及设计中所需要的实验参量.利用Gires-Tournois谐振腔(G-T腔)反射光相位的非线性性质,对其特性进行改善.改进后的光学梳状滤波器具有较好的平顶特性.

基于多光束干涉和Michelson干涉的共同作用原理,设计了畸变最小,高信道隔离度,宽且平坦通带,高一致性的MGTI型50 GHz光交错复用器.由于G-T腔对光波相位的非线性调制,使该器件具有固有的相对其它同类器件大的色散,在分析器件的色散特性的基础上,提出了该类器件的色散补偿方案,经补偿后的器件能够满足实际高速系统要求.

设计了信道间隔为50 GHz、纹波小于0.05 dB、0.5 dB带宽大于0.27 nm、20 dB带宽小于0.32 nm的新型Gires-Tournois谐振腔式Michelson干涉仪型偏振无关光交错复用器(即Interleaver).该滤波器由两个c-偏振器、两个Gires-Tournois谐振腔和s-光分光棱镜组成.入射光经该干涉系统产生两组等间隔互补条纹,形成了梳状分离谱,通过合理选取Gires-Tournois谐振腔各参量值和Michelson干涉仪两臂长值,可实现不同种类滤波器件,这类Interleaver具有零畸变、宽平坦带宽、高隔离度以及结构简单,易于装调等优点.