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5.多層介質薄膜濾波器薄膜諧振腔濾波器(ThinFilmResonantCavityFilter)也是一個F-P干涉儀，只不過其反射鏡是採用多層介質薄膜而已，常稱為多層介質薄膜濾波器(MultilayerDielectricThinFilmFilter)。這種濾波器用作帶通濾波器，只允許特定波長的光通過而讓其他所有波長的光反射，腔的長度決定要通過的波長。圖7.20三腔介質薄諧振腔濾波器薄膜諧振多腔濾波器(ThinFilmResonantMulticavityFilter)的結構如圖7.20所示，由反射介質薄膜隔開的兩個或多個腔構成。圖7.21單腔、雙腔、三腔介質薄膜濾波器的傳輸譜改成多腔後與單腔相比，通帶頂部更加平坦，邊緣更為尖銳，如圖7.21所示。這種濾波器多個級聯後，就可以做成波分複用器，如圖7.22所示。由於這種濾波器通帶頂部平坦，邊緣尖銳，溫度變化時性能穩定，插入損耗低，對光的偏振不敏感，所以在系統應用中是非常有吸引力的，如今已經廣泛用在商業系統中。圖7.22基於多層介質薄膜濾波器的波分複用/解複用器6.馬赫-曾德爾干涉儀馬赫-曾德爾干涉儀(MZI:MachZehnderInterferometer)使用兩條不同長度的干涉路徑來決定不同的波長輸出。MZI通常以集成光波導的形式出現，即用兩個3dB定向耦合器來連接兩條不同長度的光通路，如圖7.23(a)所示，襯底通常採用矽(Si)，波導區採用二氧化矽(SiO2)。一個MZI可用圖7.23(b)表示。圖7.23(a)馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)結構圖輸入1輸入2路程差，DL輸出1輸出2(a)MZI(DL)輸入1輸入2輸出1輸出2(b)圖7.23(b)馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)方框圖輸入1輸入2輸出1輸出2MZI(DL)MZI(2DL)MZI(3DL)MZI(4DL)(c)圖7.23(c)馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)四級MZIMZI可用來作濾波器和波分複用器。雖然多層介質薄膜濾波器在窄帶濾波方面性能較好，但在寬頻濾波方面MZI非常有用，例如用來分開1.31μm和1.55μm兩個波長的光信號。當然，通過級聯幾個MZI也可以做成窄帶濾波器，如圖7.23(c)所示，但是這將導致損耗大大增加。從原理上講，級聯幾個MZI後性能較好，但是在實際工作中存在波長隨溫度和時間的變化而漂移的現象，串擾性能遠不如理想情況，級聯後的窄帶MZI的通帶不平坦，相反地，多層介質多腔薄膜濾波器的通帶和阻帶都比較平坦。現在簡單分析MZI的工作原理。考慮MZI作為一個解複用器的情況。這時只有一個輸入，假設從輸入端口1輸入，經過第一個定向耦合器後，功率平均分配到兩臂上，但是在兩臂上的信號有了π/2的相差，下臂上的信號比上臂滯後π/2。同理，在輸出2處，兩信號總的相位差為+βΔL-=βΔL。在輸入1的所有波長中，滿足βΔL=kπ(k為奇數)條件的波長，由輸出1輸出；滿足βΔL=kπ(k為偶數)條件的波長由輸出2輸出。而β=,n為介質折射率，λ為光波長，通過適當設計就可以實現波的解複用。如果下臂與上臂的長度差為ΔL，則下臂信號的相位進一步滯後βΔL,β為光在MZI介質中的傳輸常數。在第二個定向耦合器的輸出1處，來自下臂的信號又比來自上臂的信號延遲了π/2，因此，在輸出1處，兩信號總的相位差為:+βΔL+。如果將MZI級聯就構成多級馬赫-曾德爾干涉儀(MultistageMachZehnderInterferometer)。圖7.23(c)示出4級馬赫-曾德爾干涉儀，其中每個MZI以及級聯後整個4級MZI的傳遞函數曲線如圖7.24所示。如果兩臂長度差為ΔL，只是輸入1輸入，則單個MZI的功率傳遞函數為:2sin2LDbT11(f)T12(f)=(7.13)其中f為光頻率。(前4個為每單個MZI的傳遞函數，最後一個為級聯後