光纖光柵具有體積小、質量輕、波長選擇性好、不受非線性效應影響、偏振不敏感、帶寬范圍大、附加損耗小、器件微型化、耦合性能好，可與其他光纖器件融成一體等特性；而且光纖光柵制作工藝比較成熟，易于形成規模生產，成本低，具有很好的實用性，其優越性是其他許多器件無法替代的。這使得光纖光柵以及基于光纖光柵的器件成為光學領域理想的關鍵器件之一^[1-6]。

微波光子濾波器是微波光子學中的關鍵器件之一，可用于代替傳統的方法來處理射頻（RF）信號，即將RF信號直接調制光載波，并在光域內進行處理。該濾波器具有高緊湊性，電磁環境下高兼容性，體積小且易于安裝等優點，隨著人們對寬帶通信容量不斷增長的需求，微波光子濾波器逐漸成為國內外眾多學者研究的熱點^[7]。鑒于光纖布拉格光柵（FBG）獨特的波長選擇特性，近年來提出了許多基于FBG的微波光子濾波器結構。縱觀國內外的報道，從最初利用光纖光柵色散特性到利用其延時得到連續可調諧濾波特性，微波光子濾波器在光纖光柵制作工藝等技術發展的推動下，性能不斷改善，并逐步實現實用化。

1、基于FBG的微波光子濾波器

目前有兩大類微波光子濾波器，一類是以光纖環作為延遲單元，另一類是以光纖光柵作為延遲單元。光纖環作為延遲單元在實現可調諧性和可重構性上遇到了困難，而光纖光柵作為延遲單元具有很大的靈活性，且能比較容易地實現多抽頭。

1.1、微波光子濾波器的理論分析^[8]

圖1為基于單光源的微波光子濾波器工作原理圖，多光源微波光子濾波器的工作原理與其相同。RF信號x（t）經過電光調制器（EOM）調制到光載波上，經過1×N分光器將光分成N路，在每路中，光強受到了可控的調節w_n（ n=0，1，2，?，N-1），并經過不同的延時，然后N束光經N×1耦合器輸入到光電探測器（PD）中進行檢測，輸出的RF信號表示為:

比較輸入和輸出，可以得到微波光子濾波器的傳輸函數:

對應的頻域響應為:

從傳輸函數的頻域響應可以看出，決定濾波器響應的兩個重要因素是每一路的權重wn 和延時 nτ。權重w_n決定了濾波器傳輸函數的形狀，而延時單元τ決定了自由頻譜范圍（ FSR） ，自由頻譜范圍為1/τ。

圖1 微波光子濾波器的工作原理

1.2、基于FBG的微波光子濾波器的工作原理

圖2為典型的基于FBG陣列的微波光子濾波器的結構。經過EOM后的寬帶光進入由多個FBG組成的光柵陣列中，每個FBG的中心反射波長和反射率均不同，相鄰兩個FBG之間的距離均為l。根據FBG反射波長，調制的寬帶光被切割成和光柵數目相同的光束，光束的寬度由光柵的反射帶寬決定。寬帶光中，波長為λ0附近的光被第一個光柵反射，波長為λ1附近的光則透過第一個光柵被第二個光柵反射，以此類推。由于λ0，λ1，?，λN的反射光之間因為反射點的空間位置不同，因此相鄰之間有一定的時延。

圖2 基于FBG陣列的微波光子濾波器的結構

基于FB G 陣列的微波光子濾波器的權值由每個光柵的反射率決定，而單位延時τ由相鄰FBG之間的距離l決定，即

式中neff為有效折射率，c為真空中的光速。