基于光子晶體微環(huán)的濾波器設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、環(huán)形諧振腔是光學(xué)集成器件的重要組成部分，但隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)光學(xué)集成器件的集成度要求不斷提高，傳統(tǒng)的基于全反射原理的平板波導(dǎo)微環(huán)諧振腔由于受到彎曲損耗的限制不能進(jìn)一步減小其器件尺寸，阻礙了其器件集成度的提高。光子晶體具有光子禁帶特性，能夠良好的控制光子運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗的大角度彎曲傳輸，并且具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小等優(yōu)點(diǎn)。本文將微環(huán)諧振腔引入到光子晶體當(dāng)中，設(shè)計(jì)了基于光子晶體微環(huán)的分插濾波器、T型濾波器、分束器以及濾波器與分束器

2、的組合器件，系統(tǒng)的分析了參數(shù)變化對(duì)器件性能的影響，這對(duì)未來(lái)光通信器件的發(fā)展具有重要的推動(dòng)意義。
　　本文的主要工作與研究成果如下：
　　1.利用模式對(duì)稱性原理對(duì)基于光子晶體微環(huán)的分插濾波器下載方向進(jìn)行了定性探討，并且利用時(shí)域耦合模理論得到了各個(gè)端口的輸出效率表達(dá)式，為光子晶體微環(huán)分插濾波器的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　2.設(shè)計(jì)了基于光子晶體微環(huán)諧振腔的分插濾波器基本結(jié)構(gòu)，微環(huán)諧振腔半徑只有1.08um，并在1567nm處

3、實(shí)現(xiàn)了光波的后向下載，峰值下載效率達(dá)到97.8％，這充分體現(xiàn)了光子晶體微環(huán)諧振腔的超緊湊，高效率的優(yōu)點(diǎn)。研究了參數(shù)變化對(duì)下載光譜的影響，研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)耦合介質(zhì)柱半徑為0.8r時(shí)，利用單個(gè)微環(huán)就可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)1550nm光波的后向下載和1592nm光波的前向下載，并由此設(shè)計(jì)了同側(cè)三端口濾波器；隨著內(nèi)介質(zhì)柱折射率的增加，輸出端口透射峰值波長(zhǎng)從1542nm逐步增加到1589nm，而峰值波長(zhǎng)的歸一化透射率和透射光譜的Q值變化不大，由此可用來(lái)制作可

4、調(diào)諧的分插濾波器。
　　3.為了降低簡(jiǎn)并模對(duì)稱性對(duì)設(shè)計(jì)難度的要求，并且實(shí)現(xiàn)多通道濾波的功能，設(shè)計(jì)了T型濾波器。通過(guò)對(duì)內(nèi)介質(zhì)柱半徑的調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)了1552nm、1567nm、1582nm三端口輸出的濾波器，這種 T型濾波器可以擴(kuò)展為多端口輸出，可以有效的用于波分復(fù)用系統(tǒng)中，并且不需要考慮微環(huán)內(nèi)諧振模式的對(duì)稱性，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)合理調(diào)整內(nèi)介質(zhì)柱半徑，T型濾波器的兩個(gè)輸出端口可以針對(duì)特定波長(zhǎng)的光波實(shí)現(xiàn)能量均分。由此，簡(jiǎn)單