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11/4波片相位差??(2k?)?,k?0,1,2,211/8波片相位差??(2k?)?,k?0,1,2,4厚度d1/4??4no(1.55)?ne(1.55)?0.045666mm
，厚度d1/4??2no?ne?0.022833mm
3）起偏分束器
要求输入光为线偏光，否则在输入光处就会有非常大的能量损失，而在光纤通信系统中，并不能保证光在传输过程中都是线偏振光，相反，光在光纤通信系统中传输时，其偏振态是不断变化的，所以必须采用起偏分束器加1/2波片的组合来将入射非偏振光变成线偏振光，其偏分束器和波片的原理都是基于晶体的双折射原理。
光路图如下:
入射非偏振光光轴方向非寻常光(e光)寻常光(o光)补偿片
图5. 4 起偏分束器分光示意图
o光和e光分离角?称为发散角
2?no?tan? tan???1?2? (5.4) 2?ne?1?no?tan2?ne2经简单的数学处理可得到：
2?no??2?时，有 当??arctan?n??e??1?neno?? ?max?arctan??2?n?n??? (5.5)
e????o对于钒酸钇(YVO4)，有n0?1.9447，ne?2.1486，当??47.85?时，?max?5.7?，晶体长度与e光偏移量的比值为L:d?1:tan(这是钒酸钇晶体能够达到的最大偏移5.7?)?10:1，比率，此光轴方向是起偏分束器中最常用的。
由于准直器出射的光斑约为0.5mm，为了使器件性能更好，必须使o光和e光完全分
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开，取起偏分束器的长度为9.5mm，则出射处o光和e光的光斑间隔为0.26mm，完全满足两者光斑互不干扰的要求。 4）偏振分束器（PBS）
光在介质分界面上的反射和折射时，可以把它分解为两部分，一个部分是光矢量平行于入射面的p波，另一部分是光矢量垂直于入射面的s波。由于这两个波的反射系数不同，因此反射光和折射光一般地就成为部分偏振光。当入射光的入射角等于布儒斯特角θB时，反射光成为线偏振光。
θBon1n2
图5. 5 布儒斯特角示意图
n2)，根据这个原理，就可以制作出偏振分束器，如图5.6所示，偏n1振分束器是把一块立方棱镜沿着对角面切开，并在两个切面上交替地镀上高折射率地膜层
其中?B?arctan(和低折射率的膜层，再胶合成立方棱镜。
45°
图5. 6 偏振分束器示意图
偏振分束器的作用是将s波分量和p波放量的传输方向分开90度，根据切面上镀的膜层不同，可以实现反射s波或反射p波的功能，在标准具型的Interleaver中，使用的是反射s波的偏振分束器，在设计中只需要求PBS通光面积足够，有比较高的消光比即可。
5）G-T标准具
G-T标准具就是两块平行放置的平板，类似于F－P标准具，在标准具型Interleaver
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中，G-T腔的腔长直接影响到输出光的信道间隔，所以G-T腔腔长的准确性非常重要。 在正入射情况下，F－P腔输出的频率间隔为
c f? (5.6)
2nL其中C为真空中的光速，L为G－T标准具的腔长， 本次设计是针对输入信号间隔为50GHz的Interleaver进行的，所以此时的G－T腔的腔长为 L?c?1.498962mm 2n?f (5.7)
由前面计算可知，1/4波片的厚度
d1/4?0.045665mm (5.8) 则波片的光程长度为
ne(1.55)?n0(1.55)??d1??? (5.9)
250G标准具的实际长度
L1?L?(??d1)?1.474673mm (5.10) 6）法拉第旋转片
在光器件的设计中，回波损耗也是一个很重要的参数，回波损耗表示的是光通过光器件后反射回输入光路的光能量的大小，回波损耗大意味着反射回输入光路的光能量小，设计光器件时必须保证一定的回波损耗来避免反射光对输入光产生干扰，隔离器可以实现单向传输，反向隔离的效果，但是如果Interleaver再接上封装后隔离器，器件的性能就会劣化，所以可以在Interleaver内部结构中加入法拉第旋转片和1/2波片的组合，同样可实现正向传输，反向隔离的效果。
法拉第旋转片的原理是基于晶体的磁光效应，当外加磁场作用于介质后，会引起介质的介电张量发生变化，为此要增加两项非对角的共轭复元素：?i?12。当外磁场沿主轴坐标系x3轴时，介电张量变为
??11 ???0???i?12??0i?120?0?? (5.11) ?33???220
显而易见，这时将发生旋光效应。由于此旋光起因于外加磁场，因此为磁光效应或称法拉第效应。当单色线偏振光沿光轴方向经过法拉第旋转片后，其光振动面会发生转动【17】。
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5.3 样品制作过程中需要考虑得几个关键问题
在具体制作Interleaver样品的时候，就不仅仅像光路图这么简单了，理论变为实际还需要考虑一些外界因素的干扰，这些外界干扰的解决程度也将直接影响最后成品的性能。下面对这些干扰因素做简要的分析：
5.3.1 温度稳定性
由前面分析可知，Interleaver是通过控制两束光的光程差来实现梳状滤波的，只要保持光程差不变，就可以保证两路输出波形的稳定性。
G-T腔光程差公式为
??2nL (5.12) 其中n表示空气折射率，L为G-T腔长度。在此没有写出腔内1/4波片对光程差的影响，光波在1/4波片内产生的光程差受外加因素影响不大。
由上面公式可以看出，腔长L和空气折射率是影响中心波长稳定性的关键因素，下面就这两个因素进行分析，找出解决方案。
下图是G-T标准具结构图:
垫片前反射镜后反射镜n
图5. 7 G-T标准具结构图
根据热胀冷缩原理， 当温度变化时，空气密度和标准具垫片长度都会相应发生变化，温度上升，空气变稀薄，空气折射率就会变低。温度上升时垫片膨胀，所以标准具腔长发生相应变化，从而影响样品性能。下面我们讨论维持温度稳定性的解决方案。
1）腔长因素
考虑垫片受温度的影响，有两种方法可以对其温度特性加以改善， 一是要选用低膨胀率的垫片材料，二是要G-T腔中插入温度补偿片来补偿温度变化所带来的腔长变化。
2） 空气密度因素
要保持空气密度不变，就要使空气受热不发生膨胀，可以将制作好的样品放置在一个密闭的容器内。
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图5. 8 50G标准型Interleaver实际样品
图5.9为50G Interleaver样品图片，制作好的Interleaver就是装在这样的镀金密闭金属盒里面。只要保证该金属盒密封性良好就可以来达到保持空气密度不变的目的，从而保证输出波形的稳定性。
5.3.2 色散特性
色散（dispersion performance）一个相当重要的参数，DWDM系统中单信道的通信容量已从2.5Gb/s普遍提升到10Gb/s或40Gb/s。在高速通信系统中，器件引入的色散严重影响系统传输距离和误码率，降低光通信系统的可靠性，而在高速通信系统中的色散主要是偏振膜色散（PMD），所以在Interleaver中一定要控制由于器件本身带入的色散。
众所周知，一般情况下多光束干涉不仅会使传输光束的振幅受到调制，而且还对反射和透射光的相位产生调制。而相位调制的结果就是产生群延迟波纹和群延迟色散(GDD)。同时， 制造引起的误差仍然会导致一定的色散。由于器件色散的存在使得整个输出光谱的中心波长和自由光谱范围与设计值产生偏差，在标准具型Interleaver中群时延色散较大。
现阶段色散补偿技术已经相当成熟，对标准具型Interleaver色散补偿器就可以很好消除色散对整个器件的影响。鉴于时间有限，本次毕业设计没有涉及到色散补偿器的设计。
5.4 本章小结
本章从设计方案的结构、元件设计和外界干扰因素三个方面分析样品制作过程可能出现的问题，并针对这些问题提出解决问题的方法，力求将各种影响样品性能的不稳定因素降到最小，确保样品制作的成功。