光滤波器理论基础

• 　　凡是能够选择光频的技术，原则上都可用于制造光滤波器。光滤波器基本是由以下理论构筑其理论基础。

  　　1、角色散理论

  　　由光学理论可知，光栅和三棱镜是一种典型的角色散元件。当多种波长的混合光通过这些元件时，就会发生衍射，由于衍射角的不同，可使混合波发生分离，从而获得单一波长的光。

  　　a.光栅的分光原理

  　　从光纤输入的混合波（λ1、λ2、λ3），经过透镜（L1）准直后射向光栅，不同波长的光信号由于衍射角不同，经过透镜（L2）聚焦在不同的位置上，并将光信号耦合进不同的光纤中进行输出。这就是光栅的分光原理。

  　　b.棱镜的分光原理

  　　它的工作原理是：含有多个光波长的信号的光，经透镜准直后，通过三棱镜将光分离，分离后的光再经过另一透镜聚焦并耦合进相应的光纤中进行传播。众所周知，不同波长在同一种物质中的传播速度是不一样的，也就是说折射率n（n=c／V）随波长而变。若选用dn／dλ，大的材料作棱镜，就可以得到大的角色散本领和高的色分辨本领。

  　　此外，若使棱镜面的宽度适当增大并尽可能减小准直透镜的直径，就可获得最佳性能的分光效果。以上系统中的透镜，可以用自聚焦透镜来代替，其效果完全一样。

  　　2、干涉膜滤波原理

  　　干涉膜的结构如附图所示。它由两种折射率（n）大小不等的介质膜交替叠加而成。其厚度为1／4波长，通过介质膜的不同选择构成长波通、短波通和带通滤波器。高折射率层反射的光线其相位不会偏移，低折射率层反射的光线其相位偏移180度。通过每层薄膜界面上多次反射和透射光的线性叠加，当光程差等于光波长时，或是同相位时，多次透射光就会发生干涉，同相加强，形成强的透射光波，而反相光波相互抵消。通过适当设计多层介质膜系统，就可得到滤波性能良好的滤光片。