Оптические фильтры

Оптические фильтры, иначе волновые селекторы, предназначенные для целенаправленной передачи данных или отклонения оптических сигналов отдельных диапазонов длин волн, то есть, для их оптического разделения. В зависимости от того, какие длины волн передаются в окне прозрачности фильтра, различают коротковолно, довгохвилеви и полосовые фильтры. Эти устройства используются в любых волоконно-оптических системах с большим, чем одна, количеством длин волн, например, в WDMмережах, волоконно-оптических усилителях и системах активного контроля оптических волокон.

Оптические спектральные фильтры функционируют подобно электронных или пассивных RLC фильтров. Оптические фильтры основаны на явлениях дифракции и поглощения.

В основном используются следующие фильтры:

- интерферометр Фабри -перо;

- отражатель Брега;

- тонкая диэлектрическая пленка на эффекте интерференции;

- акусто-оптический туннельный фильтр;

- фильтр поглощения;

- гибридный фильтр.

Фильтр Фабри-Перо основан на взаимодействии многократных отражений светового луча от двух поверхностей тонкой пластины. Он состоит из двух многослойных пластин с высокой отражательной способностью с пространственным разнесением слоев на расстояние в полуволны и фактически оптическим резонатором. В результате амплитудно-частотная характеристика его подобно соответствующей характеристики гребенчатого фильтра.

Бреговская решетка - это совокупность полупрозрачных параллельных пластин, от каждой из которых свет частично отражается, а частично проходит до следующей пластины. При этом происходит интерференция лучей между собой, благодаря чему отдельные волны ослабляются.

Дифракционная решетка работает как отражательное зеркало для узкой полосы пропускания. При этом коэффициент отражения и полосу пропускания можно регулировать. Если длина волны сигнала, который распространяется вдоль волокна, равна длине волны решетки, то тогда проходной сигнал совмещается с отраженным, что распространяется в обратном направлении. Принцип действия Береговской решетки демонстрирует рис. 9.3.

Длина волны решетки определяется шагом периодической структуры . Длина отраженной волны равна произведению удвоенной длины волны решетки (в нанометрах) и эффективного коэффициента преломления.

Волоконная Бреговская решетка (ВБР) состоит из сегментов оптического волокна с изменяемым периодически вдоль волокна коэффициентом преломления.

Рисунок 9.3 - Принцип действия Береговской решетки

Периодическое изменение коэффициента преломления происходит благодаря изменения неоднородности структуры решетки под действием ультрафиолетового излучения на германо-силикатное сердечника оптического волокна. Таким способом создается Бреговская структура. Можно создавать также периодическую решетку под действием механического или термического давления.