增益平坦滤波器（GFF）的几种实现技术

　　1.2 基于微光正弦滤波技术的GFF

　　基于微光正弦滤波技术GFF的实现方式之一是采用马赫-曾德尔（M-Z）干涉仪[5]。两个波长（λ1和λ2）的光输入光纤，经方向耦合器＃1使两个波长的光功率对半分离并各自耦合进两个长度不等的波道臂，两波道长度差为ΔL。经两个臂传输的光束以不同的相位到达第二个方向耦合器#2。按照相位变化和输出光纤的位置，每个波长在两个输出光纤之一产生"相长"干涉，而另一个产生"相消"干涉，即在第一根光纤上，波长λ1"相长"（波长λ2"相消"）干涉；在第二根光纤上，波长λ2"相长"（波长λ1"相消"）干涉，这样便把λ1和λ2分开，如图3所示。

图3 M-Z干涉仪结构示意图[6]

　　基于微光正弦滤波技术的GFF具有正弦滤波功能，调整其自由光谱通道可以使其与设计的放大器放大窗口相吻合，对EDFA的增益谱进行傅立叶分析，可以确定所需要的干涉仪个数。为了覆盖EDFA的C波段，一个GFF通常需要3到5个单独的M-Z干涉仪组成，这样，将会增加GFF的封装尺寸。

　　1.3基于光纤光栅滤波技术的GFF

　　光纤光栅是一种折射率周期变化的光波导，其纵向折射率的变化将引起不同光波模式之间的耦合，并且可以通过将一个光纤模式的功率部分或完全地转移到另一个光纤模式中以改变入射光的频谱。

　　长周期光纤光栅GFF中，与光栅相互作用的光被耦合进前向传输包层模，并由于吸收和散射迅速衰减，这种波长选择器具有极小的反射[7]，在与EDFA集成时不必使用隔离器。然而，与薄膜滤波GFF一样，为了覆盖EDFA的整个增益带宽必然会增加生产的复杂性，同时，如果没有对这种光栅GFF进行封装的话，温度变化时其波长漂移的敏感性是布喇格光栅GFF的5倍。为了减少这种温度敏感性，需要进行无源温补。与温度敏感性一样，长周期光栅GFF对于弯曲损耗的敏感性也比较高。所有这些因素加起来，使得长周期光栅GFF的封装技术显得尤为重要。

　　基于布喇格光栅的GFF又可以分为两种实现方式，一种是闪耀光栅，一种是啁啾光栅。当光栅制作时，紫外侧写光束与光纤轴不垂直时，造成其折射率的空间分布与光纤轴有一个小角度，形成闪耀光栅。闪耀光栅GFF同样具有很小的反射，可以减少隔离器的使用；同长周期光栅GFF一样，为了覆盖EDFA的整个增益带宽必然会增加生产的复杂性。闪耀光栅GFF具有较高的损耗谱精度，但是对于新的损耗谱其生产控制方式显得复杂了一些。

　　啁啾光栅是栅格间距不等的光栅。啁啾光栅GFF工作于传输模式，这种GFF与常规光纤连接时具有很低的插入损耗，同时，与其他GFF相比，啁啾光栅GFF可以覆盖一个很宽的光波段（>35nm）并且封装很小。对于新的EDFA增益谱，啁啾光栅GFF可以很灵活地调整其损耗谱，对于EDFA生产商来说，这无疑缩短了对GFF进行选型和匹配的时间。啁啾光栅GFF在生产时由于单独生产，每个GFF均能确保具有轻微的差异，这种轻微的差异使得啁啾光栅GFF的EDFA增益波动频率位置不同，因此，在DWDM网络中对ED-图3M-Z干涉仪结构示意图[6]FA级联使用时，减少了功率差异。