c. Diode quang thỏc APD
1.2.3.7 Bộ lọc quang
Trong kỹ thuật WDM có nhiều loại bộ lọc quang đ−ợc sử dụng, nh−ng phổ biến nhất là bộ lọc màng mỏng điện môi (TFF). TFF làm việc theo nguyên tắc phản xạ tín hiệu ở một dải phổ nào đó và cho phần dải phổ còn lại đi qua. Bộ lọc này thuộc loại bộ lọc b−ớc sóng cố định. Cấu trúc của nó gồm một khoang cộng h−ởng bằng điện môi trong suốt, hai đầu khoang có các g−ơng phản xạ đ−ợc cấu tạo từ nhiều lớp màng mỏng điện môi có chiết suất cao (TiO2 có n = 2,2) và chiết suất thấp (MgF2 có n = 1,35 hoặc SiO2 có n = 1,46) xen kẽ nhau. Mỗi lớp có bề dày ne = λ0/4 (đối với bộ lọc bậc 0) hoặc ne = 3λ0/4 (đối với bộ lọc bậc 1), với λ0 là b−ớc sóng trung tâm. Hình 1.14 mô tả cấu tạo bộ lọc màng mỏng điện môi.
Các bộ lọc này hoạt động dựa trên nguyên tắc của buồng cộng h−ởng Fabry-Perot. Đây là bộ lọc cộng h−ởng có tính chọn lọc b−ớc sóng. Sóng ánh sáng nào có thể tạo ra trong khoang cộng h−ởng một sóng đứng (chiều dài khoang cộng h−ởng bằng bội số nguyên lần nửa b−ớc sóng) thì sẽ lọt qua đ−ợc bộ lọc và có công suất cực đại tại đầu ra.
Trên cơ sở đó ng−ời ta chế tạo bộ lọc màng mỏng nhiều khoang cộng h−ởng với các đặc tính phổ khác nhau. Bộ lọc này có thể gồm hai hoặc nhiều khoang tách biệt nhau bởi các lớp màng mỏng điện môi phản xạ. ảnh h−ởng của nhiều khoang đến đặc tính cộng h−ởng của bộ lọc đ−ợc thể hiện trong hình 1.15.
Số khoang càng nhiều thì đỉnh hàm truyền đạt càng phẳng và s−ờn càng dốc. Cả hai đặc tính này của bộ lọc đều rất cần thiết.
Tuỳ theo đặc tính phổ của bộ lọc, ng−ời ta phân bộ lọc thành hai họ: Bộ lọc thông dải và bộ lọc băng thông.
• Bộ lọc thông dải, bao gồm bộ lọc thông thấp (SWPF) và bộ lọc thông cao (LWPF). Trong đó, SWPF sử dụng cấu trúc bộ lọc bậc 0 còn LWPF sử dụng cấu trúc bộ lọc bậc 1. Bộ lọc thông dải đ−ợc đặc tr−ng bởi b−ớc sóng cắt λc. Các bộ lọc này đ−ợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị hai kênh để ghép (hoặc tách) hai b−ớc sóng hoàn toàn phân cách nh− 850 nm và 1310nm hoặc 1310nm và 1550nm. Các thiết bị này đ−ợc sử dụng khá hiệu quả cho cả các nguồn quang có phổ rộng (ví dụ: LED). Hình 1.16(a) và 1.16(b) t−ơng ứng là đáp ứng phổ của bộ lọc thông thấp và thông cao.
1.004 λ0/λ 0 -10 -20 -30 -40 Hệ số truyền dẫn bộ lọc [dB] Hỡnh 1.15 Hệ số truyền dẫn cỏc bộ lọc màng mỏng 1.002 1 0.098 0.096 Chiết suất thấp Chiết suất cao
Điện môi trong suốt
G−ơng phản xạ G−ơng phản xạ
• Bộ lọc băng thông (BPF). Bộ lọc này đ−ợc tạo ra từ nhiều bộ lọc cộng h−ởng, đ−ợc đặc tr−ng bởi b−ớc sóng trung tâm λ0 và độ rộng băng thông ∆λ của bộ lọc. Bộ lọc này sử dụng tốt cho các thiết bị WDM, rất phù hợp với các nguồn phát có phổ hẹp. Hình 1.16(c) là đáp ứng phổ của bộ lọc băng thông.
Để tách đ−ợc nhiều b−ớc sóng ng−ời ta sử dụng nhiều bộ lọc nối với nhau theo cấu trúc tầng nh− hình 1.17.