目录
第一章绪论 (1)
1.1本文背景及研究意义 (1)
1.3国内外光学标准具制作水平现状 (4)
1.4本论文拟研究内容 (5)
第二章光学法布里-珀罗标准具的基本理论 (7)
2.2光学法布里-珀罗标准具主要技术指标分析 (9)
2.2.1条纹的精细度 (9)
2.2.2明暗条纹的性质 (11)
2.2.3自由光谱范围 (13)
cnf2.2.4标准具的半波宽度 (14)
2.2.5 ITU或者通道中心波长 (14)
2.2.6光纤通信中F-P标准具的要求 (14)
长江大学学报
2.3本章小结 (14)
第三章光学法布里-珀罗标准具的温度性能测量与分析 (15)
3.1标准具温度性能测试 (15)
3.2影响标准具温度漂移的关键因素 (17)
3.3标准具温度漂移分析与模拟 (18)
3.4本章小结 (22)
4.1实心标准具的设计 (23)
4.1.1材料的确定 (23)
4.1.2实心标准具的设计 (27)
4.2实心标准具的制备 (29)
4.3实心标准具的性能分析 (31)
4.4本章小结 (37)
第五章空气隙标准具的温度漂移与补偿研究 (38)
5.1空气隙标准具的设计 (38)
5.2空气隙标准具的制备 (44)
5.3空气隙标准具的性能分析 (47)
5.4本章小结 (53)
第六章总结与展望 (54)
参考文献 (55)
致谢 (58)
张承志第一章绪论
1.1本文背景及研究意义
随着信息社会的日益临近，特别是随着光通讯领域快速发展的大环境下，人们对通讯容量的扩充额度需求也随之而来。因此，波分复用技术（WDM）和密集波分复用技术（DWDM）也越来越受到人们的注目，登入历史的舞台。WDM 和DWDM技术具备明显的技术优势和经济优势，不仅能够满足人们对信息量爆炸性的需求，又有非常广阔的发展前景。伴随着WDM和DWDM的高速成长，梳状滤波器（INTERLEA VER）也得到了广泛的研究和发展，市场前景可观。目前，以WDM技术为代表的高速大容量传输系统发展非常迅速，并在世界范围内得到非常广泛的应用，在北美的骨干网上大量的装备了波峰复用系统，我国的干线网上波峰复用系统也占有相当大的比重。相信未来随着全光网技术的进一步发展，会更加带动WDM技术的进一步发展。波分复用技术一个核心是梳状滤波器，主要有：阵列波导光栅[1]、级联马赫-曾德尔干涉仪[2][3][4]、多腔的法布里-珀罗干涉仪和GT谐振腔的迈克尔逊干涉
对苯乙烯磺酸钠仪[5]等。F-P标准具是以F-P干涉仪为原型的设计制造的一款干涉应用的光学元器件，主要功能是使一定波长间隔的光透过，另外一部分反射，类似于一系列干涉滤光波片的组合运用。
目前国内外常见的通讯用标准具结构有两种，分别是实心标准具和空气隙标准具。实心标准具又可以分为单片实心标准具（一腔），和多片实心标准具光胶来实现多级条纹干涉的多腔实心标准具，这种结构在对多波长数据及要求有一定带宽、斜率要求的应用中较为常见。相对的，空气隙标准具的主要应用方向是稳定性要求较高（尤其是温度稳定性要求），和精度较高的光通讯组件和模块。此种结构的空气隙标准具一般两端使用光学性能较好，材料均匀性较高的材料制制备，并且元件多有一定楔角，中心间隔块多采用热稳定性较好的光学材料制备。其中滤波器件的温度稳定性能，是决定WDM和DWDM性能的重要因素。
图1-1～图1-4为常见的几款实心标准具，图1-5～图1-7为空气隙标准具：
图1-1 单腔实心标准具a 图1-2 单腔实心标准具b
图1-3 三腔实心标准具图1-4 二腔实心标准具
图1-5 空气隙标准具a 图1-6 空气隙标准具b
图1-7 空气隙标准具c
1.2光学法布里-珀罗标准具的主要应用
光学F-P标准具被广泛的应用于天文学，原子光谱学和光通讯行业。其原理
简单，应用方便。以下是标准具的用途[5][6][7](1).光学F-P 标准具最常见的一种应用就是二项性滤镜，它是利用物理气相沉积（PVD ）方法，将一组标准具薄膜镀在光学元器件表面。相比于吸收滤镜，这种光学滤镜往往具有更精确的发射和投射频带，特别是当设计合适的时候，它们不会像吸收滤镜那样容易造成升温，因为它们可以反射掉那些不必要的波长的光。二向性滤镜被广泛的应用在光源、相机和天文行业：
[1]。
(2).在前文中提到的波分复用技术的光通信网络中，选取多种由熔融石英或者石英晶体制成的微型标准具。这些标准具边长约为2mm ，嵌入到高精度的微型框架中并发出彩虹的光泽。这类材料能保持两个反射镜之间距离的高度稳定性，从而使标准具的谐振频率在环境温度变化时也保持高度稳定。金刚石的优越性在于，它有更好的导热性而仍拥有较低的热膨胀系数。自从2005年起，很多通讯仪器公司就开始采用光纤作为固态标准具，这种设计的好处是减少了大部分的嵌入、准直和冷却带来的困难。
(3).光学波长计通常可以由多至5个光学F-P 干涉仪构成，这些干涉仪的共振频率两两具有10倍的间隔。待测光束被一面柱镜发散后，它在这些F-P 干涉仪中发生各自的干涉，所产生的亮条文间距则被一台CCD 相机记录，由此可以确定入射光的波长[2]。
(4).当激光谐振腔采用平行平面腔的结构时，它可认为是一种法布里－珀罗干涉仪，虽然对於很多激光器而言，其中一面反射镜的反射比可非常接近100%，从而这种谐振腔更像是一种Gires –Tournois 干涉仪。半导体激光器有时会采用法布里－珀罗干涉仪的几何结构。
(5).光学法布里－珀罗标准具可用来产生单模激光。在没有标准具的情况下，激光器产生的激光频谱会出现展宽，从而使谐振腔内的激光产生多种模式。使用标准具后，在细度及自由光谱范围都适当的情形下可以抑制其他模式的产生，使谐振腔内的激光工作在单模情形下。
(6).在光谱学中光学法布里－珀罗标准具可以使光谱仪的分辨本领得到显著提升，从而可以分辨出波长差极细微的光谱线，例如塞曼效应[3]。在天文学中光学法布里－珀罗标准具可以用来作为一种窄频滤镜，从原子跃迁的多条谱线中过滤出所需的谱线并使之成像，最常见的例子是太阳的H-α线以及Ca-K 线。
泰州国税网上申报(7).在引力波探测中，采用光学法布里－珀罗谐振腔可以用来在毫秒量级的时间上储存光子，使其在谐振腔的反射镜之间反复振荡。这种做法增加了引力波探测器的干涉臂的有效长度，从而提高了引力波
探测器的灵敏度。这种原理被广泛应用在引力波探测器如LIGO 和VIRGO 上，它们的构造都是带有法布里－珀罗谐振腔的等臂迈克耳孙干涉仪，干涉臂长度在几千米的量级。同时这些探测器还
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