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但相位差不同。
由于GT谐振腔代替了平面反射镜，Micheslon干涉仪的输出谱形状由正弦型改进成为近似矩形，时GT腔的非线性相位特性也补偿了Micheslon干涉仪的色散 。只需要通过改变两个长度：干涉仪两臂差DL和GT谐振腔厚度d，就可以得到任意频率间隔，不需要多个单元器件串联，因而这种器件在制作高端产品时具有很大的优越性。但是消光比低;波长间隔大，与光纤耦合困难，并且臂长受温度影响较大，所以此类型Interleaver温度特性较差，很难得到商用化[13]。
2.2.4 双折射G-T标准具型(BGTI)
标准具型结构Interleaver是由C.L.i等人在MGTI和晶体双折射Interleaver工作原理基础上提出， 其结构如图2.6所示[14]。与迈克尔逊干涉仪类似;50：50 分束器由偏振分束（PBS）代替，两个全反镜均由G-T镜代替，此外还包括4个双折射晶体波片，G-T1 反射的腔间距为G-T2反射腔的一半， 因此G-T 反射镜1的相位相应周期为G-T反射镜2的两倍。反射镜1的相移与在G-T反射镜2经历的相移相接近或相差π时，光信号以极小损耗通过输出端口。它用同一臂的光波S分量和P分量相互干涉代替了干涉仪两臂中的光的相互干涉，干涉输出分别得到奇偶信道的输出。这种结构避免了MGTI中对光程差敏感的问题，其臂长对性能影响不大，所以器件的温度和振动稳定性得到了提高，但却引入了偏振模式色散（PMD），而且制作两个完全相同的G-T镜在技术上也很困难。
G-T
PB输入/输出1/4 波片 透镜 输出光 1/8波片
图2. 6 具有两个GTI的Interleaver
标准具型Interleaver是以体光学元件为主，可以选用相同的玻璃材料，插入损耗和偏振相关损耗较小，带内波动小，并且对光程差的敏感程度低，加上目前色散补偿技术已经相当成熟，标准具型Interleaver 更适用于50G或更窄通信信道的应用。
2.3 Interleaver的研究方向
以上讨论了近来的制作Interleaver的方案，每种制作方法都有它的优点和不足之处。
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总的来说，马赫泽德干涉仪型Interleaver于结构简单， 插入损耗低;一致性好; 但是当信号所含波长数较多时，需要较多的马赫泽德干涉仪级联，从而导致结构庞大，复杂，难以协调; MGTI干涉仪型的特点是技术成熟;插入损耗低，但消光比低;波长间隔大，与光纤耦合困难;由于干涉仪臂长受温度影响较大，所以此类型Interleaver的温度稳定性不是很好。双折射晶体型Interleaver由于它的低散射、高可靠性、低成本和成熟的制造技术等特点，可适用于50Ghz以上的系统， 但存在偏振相关损耗大;插入损耗大;成本高等缺点。G-T标准具型除色散比较大之外，具有低插入损耗、频带宽和体积小等众多优点，更适用于50GHz或窄通信信道的应用。随着色散补偿技术的进一步成熟，标准型Interleaver的研究和设计给50 GHz及以下信道间隔的更为密集的波分系统的成熟和商用化带来了曙光，引领着Interleaver制造技术的发展方向。
本次毕业论文依托Interleaver发展的时代背景， 通过对Interleaver的基本类型的了解和分析比较，选取50G标准具型Interleaver作为设计和研究对象，深入研究标准具型Interleaver交叉滤波的工作原理，达到成功设计Interleaver并进行性能优化的目的。
3 标准具滤波原理分析
双折射G-T标准具型结构是在迈克尔逊G-T干涉仪型和晶体双折射Interleaver工作原理基础上提出的， 双折射G-T标准具型结构核心元件是Gires-Tournois 腔和波片。Gires-Tournois 腔是大家所熟知的一种结构，它由两个间距极小的平行平板构成。其中一个平板的一面上镀有反射率为10 %～20 %的部分反射膜，另一平板的一面上镀有近似100 %的高反膜[15]。双折射G-T (BGTI) 腔是在G-T腔内、外各置一1/ 4 、1/ 8 波片构成。下面为双折射G-T标准具结构图和基本工作原理图:
R1=10 %～20 %R2=100%1/8波片1/4波片
图3. 1 双折射G-T标准具工作原理图
如图3.1所示，一偏振光入射到双折射Gires-Tournois 腔，偏振光将在Gires-Tournois 腔内多次反射，使出射光含有多束平行光束。利用偏振光干涉和多光束干涉原理，将出射的多束偏振光叠加，可发现出射光中含有偏振态相垂直的两种光，而且两束光频谱互补，进而实现梳状滤波。本节将对光的多光束干涉和偏振光干涉原理做简要介绍，并进一步深入
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分析标准具梳状滤波原理。
3.1 多光束干涉基本原理
多光束干涉的在空间某区域相遇时，也会发生合强度不等于各个分量波强度之和现象。产生多光束干涉的物理基础和双光束干涉相同，即都是基于光波的叠加原理和强度与振幅之间的非线性关系。
E0
Ein
iiinn
E0
图3. 2 平行平板的光程差
以平行板为例，介绍平行板透射光的强度分布。如下图所示，设第一束透射光复振幅
Et1?a1，初相位为零，光波在平行板内两内表面的反射系数为r，由于光波在平板内传播引起的相邻相干光束的相位差为??，于是各投射光的复振幅可表示为：
Et1?a1, (3.1)
Et2?r2a1exp(j??), (3.2) Et3?r4a1exp(j2??), (3.3) ??
Etk?r2(k?1)a1exp(j(k?1)??) (3.4)
r?1,干涉条纹定域面上的合振幅为：
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ET??Etk?k?1?a1 (3.5) 21?rexp(j??)干涉场强为：
a12 (3.6) IT?ET?E?241?2rcos???r*T在上式中，设a12?I1,表示第一束透射光的强度。设光波在平板内表面的透射率
?1??2??，于是I1和入射光强度I0之间的关系是I1??2I0。再设平板内表面的反射率??r2，在不计吸收损失时，有????1，于是透射光的多光束干涉强度可表示为：
I0(1??)2 (3.7) IT?(1??)2?4?sin2(??/2)在不考虑各种光能损失的前提下，利用反射光和透射光多光束干涉强度IR和IT的互补关系，可求得：
4?sin2(??/2)I0 (3.8) IR?I0?IT?22(1??)?4?sin(??/2)分析上式可知，N束光干涉，当???2k?(k?0,1,2)时，总光强是每束光光强的N2倍，干涉光强度最大，当???2k??2?(k?0,1,2)，总光强下降到零[16]。
3.2 偏振光干涉基本原理
为了普遍性起见，考虑斜椭偏光通过偏振片的光强变化，而将圆偏光和正椭偏光做为特例考虑。如图所示在设定的坐标架（xy）中，已知两个正交振动的振幅分别为Ax、Ay，以及相位差????x??y?，试分析透射光强IP(?)，这里角?为透射方向P与x轴之夹角。
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yAyαAx 图3. 3 偏振干涉示意图
我们分别将两个光矢量Ex(t)，Ey(t)向透振方向P投影，从而获得两个方向、同频率的振动，其振幅分别为
Axcos?、Aysin?，
这两个振动之间又有确定的相位差?，故他们完全满足相干条件。就是说，透射光强等于这两个振动相干叠加的强度，
IP(?)??Axcos????Aysin???2AxAysin?cos?cos? (3.9)
22借用三角公式，
11cos2???1?cos2??,sin2???1?cos2??,2cos?sin??sin2? (3.10)
22又利用三角函数中的公式
acos??bsin??a2?b2?cos?cos?0?sin?sin?0?
?a2?b2cos????0?,tan?0?b (3.11) a进一步化简上式得
11IP(?)?(Ix?Iy)?(Ix?Iy)2?4IxIycos2??cos(2???0) (3.12)
22
?0?arctan2IxIycos?(Ix?Iy) (3.13)
或者表达为
11IP(?)?I0?Ix2?Iy2?2IxIycos2??cos(2???0) (3.14)
22这里，I0?(Ix?Iy)，正是入射椭圆光的总光强。