级 联 微 环 谐 振 腔 游 标 滤 波 器 特 性 研 究
李卫彬
１
，王晓雪
１
，赵 锋
２
，张利伟
１
（１．河 南 理 工 大 学 物 理 化 学 学 院 ，河南 焦作 ４５４０００；２．中 国 矿 业 大 学 （ 北 京 ） 机 电 与 信 息 工 程 学 院 ，北 京 １０００８３ ）
倡栘
摘要：提出了一种复合结构的级联微环谐振腔光学游标滤波器．用信号流程图法分析了游标滤
波器的工作原理，利用梅森公式给出了输出功率表达式，随后探讨了器件输出谱的谐振条件、
对比度和精细度．数值模拟结果表明：级联微环谐振腔光学游标滤波器相对于单个微环谐振腔
而言，自由谱宽范围、对比度和精细度均得到了显著提高，并为该器件更好地应用到波分复用
系统中的光滤波器、色散补偿器、光开关等器件中提供了理论依据．
关 键 词：微环谐振腔；游标效应；自由谱宽
中图分类号：ＴＮ９２９．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３-９７８７（２０１２）０３-０３５７-０７
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｃａｓｃａｄｅｄ ｍｉｃｒｏ-ｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｖｅｒｎｉｅｒ ｆｉｌｔｅｒ
ＬＩ Ｗｅｉ-ｂｉｎ
１
，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ-ｘｕｅ
１
，ＺＨＡＯ Ｆｅｎｇ
２
，ＺＨＡＮＧ Ｌｉ-ｗｅｉ
１
（ １．School of Physics and Chem istry， Henan Polytechnic University， Jiaozuo ４５４０００ ， Henan， China；２．School of Mechanical Electronic and Infor-
mation Engineering， China University of Mining and Technology， Beijing １０００８３， China）
Abstract：Ａ ｓｉｍｐｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｖｅｒｎｉｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ ｃａｓｃａｄｅｄ ｍｉｃｒｏ-ｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｆｌｏｗ
ｇｒａｐｈ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ａｎａｌｙｔｉｃ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓ-
ｓｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｆｉｎｅｓｓｅ， ｃｏｎｔｒａｓｔ ａｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｓｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｆｉｎｅｓｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒｅｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｖｅｒｎｉｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｎ ｂｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｃｏｍ-
ｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｏｎｅ ｍｉｃｏ-ｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ．Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｖｅｒｎｉｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｉｌｔｅｒ，ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ ｉｎ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ
ｓｙｓｔｅｍ．
Key words：ｍｉｃｒｏ-ｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ；ｖｅｒｎｉｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ；ｆｒｅｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｎｇｅ
０ 引 言
微环谐振腔 （ ＭＲ） 在谐振状态下，具有线宽
窄、谐振峰值高及显著的能量存储特性和高频率
选择特性．同时，ＭＲ 的输出谱对外界环境变化非
常敏感，即便微小的变化也能引起很大的输出变
化．基于这些优良特性，ＭＲ 既可以在全光通信系
统中 用 于 光 开 关
［ １-３ ］
、 光 谱 分 析 仪
［ ４］
、 分 插 复 用
器
［ ５］
、激光器
［ ６-７］
、滤 波器
［ ８］
等 通 信 器 件，又 可 以
作为生 物、 化 学、 温 度 等 传 感 领 域 中 的 传 感 器
件
［ ９-１０］
．
ＭＲ 应用到激光 器时，要 求 其 应 该 具 有 大 的
自由谱宽范围来抑制模式间的竞争．作为分插复
用器、滤波器等器件时，也要求其输出谱应该有较
大的自由谱宽和较高的精细度，以此提供更多的
信道并抑制信道间的串扰．通常，提高 ＭＲ 自由谱
第 ３１ 卷第 ３ 期
２０１２ 年 ６ 月
河南理工大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＮＡＮ ＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）
Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１２
倡
收 稿 日 期 ：２０１２-０１-２６
基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （１０９０４０３２） ；河 南 省 教 育 厅 自 然 科 学 研 究 计 划 项 目 （２０１１ Ｂ５１０００７ ） ．
作 者 简 介 ：李 卫 彬 （１９７５ — ） ，男 ，河 南 焦 作 人 ，博 士 ，副 教 授 ，主 要 从 事 光 纤 通 信 有 源 、无 源 器 件 的 研 究 与 教 学 工 作 ．
Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｗｂｌｉｗｅｉｂ ＠ｈｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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