利用FBG構成微波光子濾波器的結構非常靈活。根據FBG不同的應用方式可分為FBG陣列、特殊結構的FBG、FBG對、啁啾光纖光柵環等結構。
2.1、利用FBG陣列[9]
圖3為一種利用FBG陣列構成的微波光子濾波器的結構??烧{諧激光器的輸出光被RF信號外調制后由光纖分光器送入到FBG陣列中,在每一路中,光載RF信號被FBG陣列分割成與FBG數目相同的光束,所有的反射信號經過不同的延時均通過光纖環行器注入到光纖耦合器中,耦合器輸出的信號再由PD進行檢測。
圖3 FBG陣列構成的微波光子濾波器的結構
該結構的優點是通過改變可調諧激光器的波長可以選擇工作的光纖光柵,因此其頻率響應可以很容易地實現調諧,是一種可調諧的帶通濾波器。但這種濾波器除了精度不易控制以外,要想得到更大的調諧范圍,就需要增加FBG的個數,因此結構比較復雜。
2.2、利用特殊結構的FBG
隨著FBG的發展,各種特殊結構的FBG相繼問世,圖4為利用超結構FBG構成的微波光子濾波器的結構[10]。超結構FBG的折射率調制是周期性
圖4 利用超結構FBG構成的微波光子濾波器的結構
利用超結構FBG構成的微波光子濾波器,可實現帶通響應,且結構簡單,但其難點在于超結構FBG的制作非常復雜,為保證FBG的反射峰幅度以中心波長對稱分布,其制作工藝非常嚴格。
2.3、利用FBG和摻鉺光纖[11]
圖5為利用FBG和摻鉺光纖的高Q值帶通微波光子濾波器的結構。其中,FBG1的反射率為50%,FBG2的反射率為100%,調制光通過耦合器進入到FBG對中,其中一半信號被FBG1反射回來,另一半經過摻鉺光纖的放大后被FBG2全部反射到FBG對中,通過摻鉺光纖放大后再次進入到FBG1中,FBG1又耦合近一半的信號輸出,而被FBG1再次反射的另一半的信號再次經過上述的過程,這樣信號被FBG對向前向后不斷地反射和延時形成了脈沖響應的大量抽頭,并且不同抽頭之間的延時都是相同的。該結構在FBG對中引入了摻鉺光纖從而實現了高Q值,但摻鉺光纖的長度受到一定限制,該濾波器不能實現可調諧性。
圖5 利用FBG和摻鉺光纖的高Q值帶通微波光子濾波器的結構
2.4、利用啁啾光纖光柵環[12-13]
中國浙江大學的研究人員根據FBG的特性提出了兩種新穎的濾波結構:可調諧無限脈沖響應(IIR)濾波器和可調諧陷波濾波器。它們都基于啁啾光纖光柵(CFBG)環,其FSR可通過改變光載波波長實現連續調諧。