一維液晶光子晶體濾波器的研究.pdf

1、隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，密集波分復(fù)用(DWDM)逐漸成為光傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵的技術(shù)。為適應(yīng)DWDM的全面發(fā)展，減少通信中的光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，人們開始研究實用化的全光通信網(wǎng)絡(luò)，而可調(diào)諧濾波器是全光通信中不可缺少的器件。因此對可調(diào)諧濾波器的要求也越來越高—要求具有穩(wěn)定精確的波長，并且體積小，易于集成和低損耗等特性。
　　 光子晶體具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、便于集成和控制性強等優(yōu)點，并且當光子晶體原有的周期性受到破壞時，可以在禁帶中引入一個缺

2、陷態(tài)，與缺陷態(tài)頻率對應(yīng)的光子將被局域在缺陷的位置，這為制作可調(diào)諧光濾波器提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，通過在光子晶體中引入缺陷來實現(xiàn)對光信號的濾波技術(shù)越來越引起人們的關(guān)注。液晶是一種各向異性光學材料，其電控雙折射特性使液晶的雙折射率對外界參量(電磁場、溫度、壓力)變化很敏感，基于這些特性，以液晶作為光子晶體缺陷的可調(diào)諧濾波器，具有成本低、功耗低、調(diào)諧范圍大、調(diào)諧精度高、重復(fù)性能好，可實時控制等優(yōu)點。因此，對液晶光子晶體濾波器的研究有著重要的意義

3、。
　　 向列相液晶較膽甾相和近晶相液晶來說，比較容易獲得而且其應(yīng)用技術(shù)也比較成熟，具有較大的介電各向異性和折射率，極易受外界作用的電場、磁場和溫度的影響，因此是很好的濾波器調(diào)諧材料。Fink等人從理論和實驗上指出一維光子晶體可能具有全方位的三維禁帶結(jié)構(gòu)，一維光子晶體材料可能制備出由二、三維光子晶體材料制作的器件，即一維光子晶體較二維、三維光子晶體在結(jié)構(gòu)上更為簡單，并且易于引入缺陷。因此，本文主要研究的是以向列相液晶為缺陷的一維

4、光子晶體濾波器的濾波特性。
　　 在理論方面，運用傳輸矩陣法給出了液晶光子晶體濾波器的透過率公式，并通過Matlab軟件數(shù)值模擬了液晶光子晶體濾波器的濾波特性并對其進行分析：當液晶缺陷層的厚度逐漸增加時，透射峰的位置隨著缺陷層厚度呈線性增加：隨著液晶缺陷層電壓的增加，透射峰的波長發(fā)生藍移。
　　 在實驗方面，制備了液晶光子晶體濾波器，其有效面積為5mm×5mm，并分別用分光光度計和綜合測試儀對其透射譜和響應(yīng)時間進行測試，

5、得到了液晶缺陷層在不同電壓下的透射譜和液晶的響應(yīng)時間。當該濾波器的電壓范圍在0V～l0V內(nèi)時，透射峰的相對透過率變化在37％～55％之間，禁帶寬度近400nm，調(diào)諧范圍約50nm，透射峰的半高寬為18nm。器件的上升時間為1.5ms，下降時間為6.5ms。
　　 除此之外，由于液晶分子具有雙折射特性，所以傳統(tǒng)液晶光子晶體濾波器的使用不可避免的伴隨著偏振片的使用，即偏振片配合液晶的取向方向使用。在一些非偏振光的應(yīng)用中，偏振片的使用