1.2、負(fù)抽頭的實(shí)現(xiàn)

非相干的微波光子濾波器一般只能實(shí)現(xiàn)正抽頭，這對(duì)于濾波器的應(yīng)用不利。因?yàn)閭鹘y(tǒng)正系數(shù)的全光濾波器只能實(shí)現(xiàn)低通的濾波功能，而且其濾波形狀受到極大的限制，濾波效果往往不太理想，所以負(fù)抽頭對(duì)全光濾波器來說一直都是設(shè)計(jì)中的熱點(diǎn)問題。這方面的研究在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)展開，但在最近才獲得重大的進(jìn)展。為了解決此限制，目前所采用的主要方法有以下4種：

1)初期的負(fù)抽頭實(shí)現(xiàn)的出發(fā)點(diǎn)基本是以光電結(jié)合的方式進(jìn)行的，稱為差分探測(cè)^[24]。圖6是其工作原理示意圖。將抽頭分為兩部分，一部分用來實(shí)現(xiàn)正抽頭，一部分用來實(shí)現(xiàn)負(fù)抽頭。這兩部分光信號(hào)分別被輸入到兩個(gè)光探測(cè)器中，然后在兩個(gè)光探測(cè)器上將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，最后在電域中執(zhí)行電信號(hào)相減運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)兩路信號(hào)在相位上相差π，所以可以分別得到正負(fù)抽頭。這種實(shí)現(xiàn)方法缺陷很明顯，負(fù)抽頭是通過電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，所以濾波性能受到電子設(shè)備的性能和有源設(shè)備帶來額外的噪聲影響以及這種結(jié)構(gòu)很難重構(gòu)，而且，器件價(jià)格也比較昂貴。

2)利用半導(dǎo)體光放大器(SOA)的非線性來實(shí)現(xiàn)負(fù)抽頭。這種方法利用了SOA交叉增益調(diào)制和交叉相位調(diào)制波長轉(zhuǎn)換的非線性現(xiàn)象獲得了π相位變換^[25，26]。圖7顯示了其交叉增益調(diào)制的實(shí)現(xiàn)原理圖。被調(diào)制的光信號(hào)l₁通過分路器分為兩路，其中一路和由另外一個(gè)激光器發(fā)出的光l₂同時(shí)經(jīng)過SOA，由于SOA隨著光強(qiáng)度增加而增益飽和，所以波長l₁的光信號(hào)強(qiáng)度反過來調(diào)制SOA的增益，注入的波長為l₂光信號(hào)又會(huì)被調(diào)制后的增益所調(diào)制，這樣l₂得到了l₁上π相位反轉(zhuǎn)后的強(qiáng)度變化信號(hào)，因此實(shí)現(xiàn)了負(fù)系數(shù)。這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)性能和多抽頭結(jié)構(gòu)，在光域里的相位反轉(zhuǎn)受到SOA轉(zhuǎn)換帶寬的限制，另外存在的一個(gè)問題就是SOA對(duì)偏振很敏感。

3)基于利用光柵分割寬帶光源加多個(gè)可調(diào)光的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)負(fù)抽頭。這種結(jié)構(gòu)通過利用光柵組切割寬帶光源，使其在一定波長出現(xiàn)光功率的凹槽，再加上多個(gè)可調(diào)激光器使其出現(xiàn)光功率的峰值，合成的光源經(jīng)過延遲線，實(shí)現(xiàn)負(fù)抽頭。圖8給出了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)原理圖，這個(gè)結(jié)構(gòu)是由可調(diào)諧激光器和摻鉺光纖放大器(EDFA)組成的光源，兩個(gè)光源發(fā)出的光信號(hào)通過耦合器合并后經(jīng)過電光調(diào)制器被射頻信號(hào)所調(diào)制，再通過一定長度的光纖后被光波分析儀(LCA)所接受。這樣兩個(gè)抽頭的射頻濾波器就形成了。圖8里嵌入的圖是由光譜分析儀(OSA)探測(cè)得到的輸入進(jìn)電光調(diào)制器的光功率相對(duì)于EDFA光功率的比值圖，可以看到在光柵反射波長那里有個(gè)凹槽，這樣直接在光域就提供了相位反轉(zhuǎn)，也就是說實(shí)現(xiàn)了負(fù)抽頭。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是不受寬帶的限制、濾波器可以重構(gòu)、偏振不敏感。缺陷是在低頻總是存在直流信號(hào)，由于受到光源數(shù)量的限制，很難實(shí)現(xiàn)多抽頭。