带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器
光子晶体环形腔的四波长 THz 滤波器
光子晶体环形腔的四波长 THz 滤波器倪媛;季珂;汪静丽;陈鹤鸣【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2016(028)010【摘要】A four-wavelength THz filter based on photonic crystal ring resonators is proposed in the paper,which contains a square dielectric column in each of the two ring resonators and around the column there are four scattering dielectric cylinders. An FDTD-based Rsoft software is used for simulation and the results show that four THz wavelengths (74.813,76.980,78.1 68 and 78.883 μm)can be filtered out by changing the structure parameters such as the side length of the internal square dielectric column,scattering media cylinder radius and the coupling medium cylinder radius.The performance of this filter is excellent be-cause of its high transmittance,high Q value and large channel isolation,in which case this filter has important meaning for THz technology application.%提出一种基于光子晶体环形腔的四波长 THz 滤波器,该滤波器在光子晶体结构中引入两个环形腔,且环形腔内部各增加一个正方形介质柱,四周各引入一个散射介质柱。
小型环形谐振腔的微波光子基于光子晶体波导滤波器
小型环形谐振腔的微波光子基于光子晶体波导滤波器状态信息光子学与光通信重点实验室，我们设计了两个微波光子滤波器（陷波滤波器和带通滤波器）的基础上的绝缘体上硅（SOI）的光子晶体波导的60 GHz的单边带信号在光纤无线电（ROF）系统。
通过影响相邻的光子晶体波导孔前两排的半径，我们得到的一个广泛的可忽略色散带宽和相应的恒定的低群速度。
与缓慢的光的作用，延迟线滤波器可以同时提供相同的延迟时间显著减少光纤延迟线。
仿真结果表明，该陷波滤波器的延迟线的长度是只25.9μM，和它有一个自由光谱范围130 GHz，基带的宽度（BW）的4.12 GHz，22分贝的缺口深度。
带通滤波器的长度是62.4μ米，具有19.6 dB的消光比4.02 GHz的带宽，并可以为减少9分贝的接收数据的信噪比的要求10−7比特差错率。
证明微波光子晶体滤波器可以用在未来的高频毫米波ROF 系统。
1．简介近年来，出现了快速的改善60 GHz的毫米波在光纤无线电（ROF）因为它可以在一个未使用的频谱，操作系统。
的ROF系统的优点在于它的中央管理的建筑，这意味着复杂的电子信号处理可以集中在中央办公室。
由于这个原因ROF系统可以减少网络数元素，因此网络的成本和功耗可以减少。
虽然标准达到（∼20公里）ROF接入网得到了更多的关注，有小的注意力都集中在朗里奇（大于100公里）的ROF系统。
一个可能的原因是长距离光纤可以导致严重的色散。
它增加了不同延迟的的边带和载波。
例如，传统双边带（DSB）调制可能导致重复的长度取决于功率波动问题，这光载波抑制（OCS）调制通常是用来解决。
不过，OCS也可以导致严重的时移由两个由于色散数据音调。
它导致不可接受的误差率在传输。
单边带（SSB）ROF系统还可以减少功率衰落的影响和时移，但需要严格的光学单边带陷波滤波分离载体和侧音。
微波光子晶体滤波器（MPF）为基础的在环形谐振器的简单和可调性和显示出良好的应用潜力在有前途的ROF系统[ 8 ]。
光子晶体滤波器的研究
光子晶体滤波器的研究光子晶体滤波器是一种基于光子晶体结构的滤波器，它利用光子晶体的特殊性质来控制光的传播和频率选择性地过滤光信号。
光子晶体是一种由周期性的折射率分布构成的光学材料，它具有光子禁带结构，可以在特定的频率范围内完全禁止光的传播。
光子晶体滤波器的研究主要涉及到光子晶体的设计、制备和性能优化等方面。
首先，研究者需要通过数值模拟方法来设计光子晶体的结构和参数，以实现特定的滤波功能。
这包括确定晶体的周期和折射率分布等关键参数。
其次，制备光子晶体材料是研究的关键步骤之一。
目前常用的制备方法包括自组装法、纳米加工法和光刻技术等。
自组装法是一种通过控制微粒自组装形成光子晶体结构的方法，具有制备简单、成本低等优点。
纳米加工法则是利用纳米加工技术在材料上制备出周期性结构，具有制备精度高、结构可控等特点。
光刻技术则是利用光敏材料和光刻胶的化学反应来制备光子晶体结构，制备工艺复杂但制备精度高。
最后，研究者需要对光子晶体滤波器的性能进行优化和测试。
通过调整光子晶体的结构参数，可以实现滤波器的频率选择性和带宽等性能指标的优化。
同时，对滤波器的传输特性和损耗进行测试和评估，以验证其实际应用价值。
光子晶体滤波器的研究具有广泛的应用前景。
例如，在光通信领域中，光子晶体滤波器可以用于波分复用系统中的波长选择器，实现多个波长信号的同时传输。
在光传感领域中，光子晶体滤波器可以用于检测和分析特定频率的光信号，用于生物传感和环境监测等方面。
总之，光子晶体滤波器的研究对于光学领域的发展具有重要的意义。
通过对光子晶体结构和性能的深入研究，可以实现更高性能的光子晶体滤波器，并推动其在光通信、光传感等领域的应用。
新型光子晶体THz滤波器
新型光子晶体THz滤波器作者：戈晓恒陈鹤鸣来源：《物联网技术》2014年第06期摘要：提出了一种新型基于光子晶体的太赫兹滤波器，该滤波器在线缺陷中设计了由三个点缺陷构成的谐振腔，能够实现双波长的高效滤波功能。
文中使用平面波展开法（PWM）分析了正方晶格光子晶体的带隙结构，并利用时域有限差分法（FDTD）研究了滤波器的一些性能指标。
仿真结果表明，该新型滤波器能够把频率为3.413 THz和3.222 THz的太赫兹波滤出，并且具有滤波带宽窄、体积小等优点。
关键词：光子晶体；THz波；滤波器；时域有限差分法中图分类号：TN713；O451文献识别码：A文章编号：2095-1302（2014）06-0032-020引言随着太赫兹[1-3]通信技术的不断发展，各种性能优良的太赫兹通信器件[4-6]成为了人们迫切的需求。
THz滤波器是通信系统中的基本器件，滤波器能够选择滤出携带特定信息的波，另外也可以降低系统中的噪声干扰从而提高了整个系统的性能。
光子晶体是一种新型的材料，利用其对光具有非常好的处理能力，研究人员设计出许多性能很好的太赫兹通信器件[7-8]。
光子晶体太赫兹滤波器[9-10]的设计主要分为两类：一维光子晶体滤波器和二维光子晶体滤波器。
本文是利用正方晶格二维光子晶体设计出了一种新型THz滤波器。
目前大部分THz滤波器是利用在二维光子晶体中引入线缺陷和单个点缺陷形成的谐振腔来实现THz波的耦合滤波[11-13]。
但是单个点缺陷只能出现单个缺陷模，不利于多波长的同时处理。
为了设计出多个缺陷模的谐振腔，本文设计了在二维光子晶体的线缺陷中中引入三个点缺陷按照一定规律构成的谐振腔，这种滤波器结构简单，而且可以实现双波长的滤波功能。
仿真结果表明该新型滤波器能够同时实现双波长滤波，结构简单易于集成并且耦合下载效率高，在未来太赫兹通信系统中将有重要的应用价值。
1新型THz滤波器的结构模型本文中THz滤波器采用的是二维正方晶格光子晶体，圆形介质柱构成了光子晶体结构，介质柱材料为硅，折射率为3.4，背景材料为空气折射率为1，周期常数是30 洀，而硅介质柱半径是6 洀，具体的结构如图1所示。
具有环形谐振器的T型光子晶体功率分配器特性研究
差分 法研 究 了该功 率分配 器 电磁 波 的传 输分配性 能． 分析 结果表 明： 该结 构具 有 频带 宽 、 输 率 传
高等特点 ， 该器件在 光通讯 器件制作 、 光子 晶体 集成化等方 面具有潜在 的应 用价值 ．
关键 词 光 子 晶体 ， Ｔ型功 率分配 器， 形谐振 器， 环 宽频带 中图分类号 Ｔ ４ ． Ｎ２ ８ １ 文献标 志码 Ａ 文章 编号 １ ７ —６ ４ ２ １ ） ４０ ５ —４ ６ ２６ ３ （ ０ ０ ０ —０ ２０
用 前景 ．
为提高经典 集成 光路弯折 波导 电磁 波的传输效 率 ， 们对其 传 输性 能进 行 了广泛 的研究［ ， 如 ： 人 ３例 ］ 为
提高弯 折波导 的传输效 率 ， 在其 弯折处采 用 了隅角 反射镜结构或 开放式低 品质 因数 谐振用 于改善光 子 晶体 功率分配 器对 电磁 波传 输分配 的性能 ． ］光子 晶体谐振 腔通 常为多模 ， 一个
１ 理论 模 型 与 计 算 方法
１ １ 理 论 模 型 ．
图 １为典型 的 ３ 结 构近 四边形 光子 晶体 环形谐振 器（ Ｃ Ｒ） ×４ Ｐ Ｒ 结构示 意 图 ， 结构 耦合 区域 的介 质 该 柱 位于所 画两个椭 圆 内部 ． Ｃ Ｒ 是 Ｔ型光子 晶体功率分 配器 的一个 关键 组成 结构 ， ＰＲ ｓ 人们 对基 于 紧密 型 Ｐ Ｒ 的加载 滤波光纤 ＡＤ （ｄ ｒｐｆ ｅ） Ｃ Ｒｓ Ｆ ａ ｄｄ ｏ ｂ ｒ 已经进 行 了深入 研究［ ］这 些 ＡＤ ｓ ｉ ６． Ｆ 通常 有光子 晶体波 导 和 Ｐ Ｒ 组合而成 ． Ｃ Ｒ Ｃ Ｒｓ Ｐ Ｒ ｓ的尺寸大小选 择可根据所 需要 的谐 振频 率和 谐振 器 的 品质 因数及 模 型 的体 积大小 来决定 ． 了减少环形 谐振腔 拐角处对 电磁波 向后 反射产生 的影 响 ， 图 ｌ 为 在 所示 的环形谐 振腔 的四
光子晶体光纤滤波器的设计与性能研究
光子晶体光纤滤波器的设计与性能研究光子晶体光纤滤波器，在光通信领域发挥着重要的作用。
它的设计和性能研究，对于提高光纤通信系统的传输性能、减少光耦合损耗、增强光学信号处理能力等方面具有重要的意义。
一、光子晶体光纤滤波器的基础原理光子晶体光纤滤波器是一种基于光子晶体结构的光学器件。
光子晶体是一种具有周期性介电常数分布的材料，它可以通过调节介电常数的大小、周期和结构等来调控光子能量的传输和分布。
光子晶体光纤滤波器的基本原理就是利用光子晶体的调控作用，实现光的波长选择性传输和过滤。
光子晶体光纤滤波器的核心组成部分是一段光子晶体光纤。
光子晶体光纤是一种由光子晶体结构组成的光纤。
它具有周期性的介电常数分布结构，可以在一定范围内选择性地引导光子能量的传输和分布。
在光子晶体光纤中，由于光的能量被限制在周期性的介电常数分布结构中，光的能量密度被高度局限，从而可以实现波长选择性的过滤和传输。
二、光子晶体光纤滤波器的设计光子晶体光纤滤波器的设计需要考虑多种因素，如光子晶体结构、波长范围、滤波特性等。
其中，光子晶体结构的设计是关键因素之一。
光子晶体结构分为一维、二维和三维结构。
一维光子晶体结构是由一层介电常数周期性分布的材料组成的，常用于简单的滤波器和波长选择器中。
二维和三维光子晶体结构则更加复杂，能够实现更高级别的光学控制和加工。
在设计光子晶体光纤滤波器时，需要考虑具体应用场景和实现效果，选择合适的光子晶体结构。
同时，在滤波器的设计中，还需要考虑光子晶体光纤的长度、直径、折射率、波导长度等多种参数。
这些参数也会影响到滤波性能和传输特性。
三、光子晶体光纤滤波器的性能研究光子晶体光纤滤波器的性能研究是对其设计的验证和完善，也是对其实际应用的考验。
常见的光子晶体光纤滤波器性能指标包括传输特性、滤波特性、波长调谐范围、插入损耗等。
其中，传输特性是指光子晶体光纤滤波器对不同波长光的传输情况。
不同波长光在光子晶体光纤中的传输特性是不同的，因此需要研究滤波器在不同光波长下的传输性能。
光子晶体光波导滤波器的设计与优化研究
光子晶体光波导滤波器的设计与优化研究光子晶体光波导滤波器是一种基于光子晶体结构的光学器件，可以实现对特定波长的光信号进行滤波和调制。
它具有结构简单、工作稳定、响应速度快等优点，在光通信、光传感等领域有着广泛的应用前景。
一、光子晶体光波导的基本原理光子晶体是一种具有周期性折射率分布的材料，可以通过周期性的结构对光进行调控。
光子晶体光波导是在光子晶体中引入缺陷层，通过调节缺陷层的尺寸和形状，实现对特定波长光的传输和调制。
二、光子晶体光波导滤波器的设计光子晶体光波导滤波器的设计主要包括光子晶体结构的设计和缺陷层的设计。
光子晶体结构的设计需要考虑晶格常数、填充因子、周期数等参数，以实现对特定波长光的传输和调控。
缺陷层的设计则需要根据需要滤波的波长范围选择合适的材料和尺寸。
三、光子晶体光波导滤波器的优化光子晶体光波导滤波器的优化主要包括两个方面：一是对光子晶体结构进行优化，二是对缺陷层进行优化。
对光子晶体结构的优化可以通过改变晶格常数、填充因子、周期数等参数来实现。
通过优化这些参数，可以提高光子晶体的光学性能，使其在特定波长范围内有更好的滤波效果。
对缺陷层的优化可以通过改变材料和尺寸来实现。
选择合适的材料可以改变光子晶体的折射率，从而调节光的传输和调制特性。
而改变缺陷层的尺寸可以调节光子晶体的带隙宽度，从而实现对特定波长光的滤波效果的优化。
四、光子晶体光波导滤波器的应用光子晶体光波导滤波器在光通信和光传感领域有着广泛的应用。
在光通信中，光子晶体光波导滤波器可以用于光信号的调制和解调，实现光信号的传输和处理。
在光传感中，光子晶体光波导滤波器可以用于特定波长光的检测和测量，实现对光信号的精确控制和分析。
此外，光子晶体光波导滤波器还可以应用于光学传感器、光学存储器等领域。
通过结合不同的光子晶体结构和缺陷层设计，可以实现更加复杂和多功能的光学器件。
总结：光子晶体光波导滤波器是一种基于光子晶体结构的光学器件，具有结构简单、工作稳定、响应速度快等优点。
一种新型光子晶体环形腔THz波滤波器
一种新型光子晶体环形腔THz波滤波器倪媛;陈鹤鸣【摘要】文章提出一种新型光子晶体环形腔THz波滤波器,在该滤波器的光子晶体环形腔内部引入一个正方形介质柱,四周各引入一个散射介质柱,基底材料采用折射率n=3.4的硅,晶格常数A为30μm.应用基于FDTD(时域有限差分法)的Rsoft软件进行仿真分析,结果表明,当介质柱半径为5.1575μm,内部正方形介质柱边长为92μm且其旋转角为6°,散射介质柱半径为5μm时,94.053μm波长的透射率为0.98556.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P53-54,75)【关键词】光子晶体;环形腔;太赫兹滤波器【作者】倪媛;陈鹤鸣【作者单位】南京邮电大学光电工程学院,南京 210023;南京邮电大学光电工程学院,南京 210023【正文语种】中文【中图分类】TN713THz（太赫兹）波是指频率在0.1～10THz（波长在30～300μm）的电磁波［1］，具有频率高、脉冲短、高空间相干性和低光子能量等特性，属电子学与光子学之间的过渡区。
近年来THz通信器件的研究逐渐成为热点。
随着THz与光子晶体技术不断发展，人们提出了多种不同结构的光子晶体THz滤波器。
但近年来提出的THz滤波器大都采用引入缺陷或者环形腔内部呈点阵形式排列的结构。
2009年，赵星星等人设计了一种新型的一维光子晶体THz多通道滤波器［2］，该滤波器通过在一维光子晶体中引入APQW（非周期量子阱）实现滤波，但这种滤波器每个预设频率处的透射率仅为0.85。
陈鹤鸣、卫晓颖等在2014年［3］提出一种4×3内部介质柱、带有四个散射介质柱的光子晶体环形腔滤波器，其Q值可达3 977，透过率达0.97，但其结构较为复杂。
本文提出一种环形腔内部为正方形介质柱的新型结构，通过改变内部正方形介质柱的旋转角度和散射介质柱的半径，使光波在环形谐振腔中耦合区的耦合强度发生改变，从而对THz波进行滤波。
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第41卷 第3期 激光与红外V o.l41,N o.3 2011年3月 LA SER & I NFRA RED M a rch,2011文章编号:1001 5078(2011)03 0306 03 光电材料与器件 带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器吴立恒,王明红,徐明星(聊城大学物理科学与信息工程学院,山东聊城252059)摘 要:提出了一种带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器,利用时域有限差分法研究了滤波器传输特性,分析了光子晶体结构参数对其传输特性影响。
结果表明:该结构具有可调性开关波长、传输率高及频带宽的特点,在光子晶体集成制作、光通信器件制作等方面具有潜在的应用价值。
关键词:光子晶体;环形谐振器;时域有限差分法;可调性开关波长中图分类号:TN713+.91 文献标识码:AT s haped photonic cryst al filter w it h a ri ng resonatorWU Li heng,WANG M i n g hong,XU M ing x ing(Schoo l o f Physics Science&Info r m ati on Eng i neer i ng,L i aocheng U n i versity,L i aocheng252059,Ch i na)Ab stract:In this paper,a structure o f T shaped photon i c crystal filter based on ri ng resonators is presented.W e havei nvesti g ated t he trans m i ssi on properties of t he filter by using finite d ifference ti m e dom ai n me t hod,and analyze t heeffects o f photonic crystal structural para m ete rs to its trans m ission prope rti es.The results o f ana l ysis show t hat t h isstructure has properties o f tunab l e s w itch w aveleng t h,h i gh nor m a lized trans m ission,and a large bandw i dth.It has appli cation va l ue i n the desi gns o f photonic cry sta l i ntegrati on and optical co mmunicati on dev ices and so on.K ey w ords:pho ton ic crysta;l r i ng resona t o r;fi n ite difference ti m e dom ain m ethod;t unab l e s w itch w ave length1 引 言光子晶体滤波器是光路集成化的一种重要器件,该器件是通过光子晶体波导与光子晶体谐振腔的相互耦合,能够根据需要提取谐振信号,不干扰其他通频带传播的信号[1-2]。
目前已有多种类型的滤波器结构,例如布拉格光纤光栅(fi b er Bragg grat i n g),法布里 珀罗滤波器(Fabry Perot filter),阵列波导光栅(arrayed w avegu i d e gra ti n g)等。
本文研究的滤波器使用了具有更好滤波特性的光子晶体环形谐振器,取代了点缺陷谐振腔,其工作原理是根据环形谐振器的通频滤波性和光子晶体波导与谐振器的耦合机制。
该器件通过使用结构紧凑的环形谐振器,能够高效传输光子晶体带隙中的谐振频率电磁波[3-4]。
谐振器尺寸的大小可根据所需要的谐振波长和谐振器的品质因数及腔体积来决定[3]。
与点缺陷及线缺陷光子晶体谐振腔相比较,PCRRs的多模特性提供了该结构尺寸上的可测量性和模式设计上的灵活性[4]。
本文提出了具有3 3结构环形谐振器的T形光子晶体滤波器,利用时域有限差分法研究与分析了该结构两端口电磁波传输率,及其场强分布图。
2 理论模型与计算方法2.1 理论模型图1所示的结构是一种典型的环形谐振器,其晶格常数为a,介质柱半径为r=0.185a。
为取得更好的耦合效果[5],近来通过优化设计光子晶体谐振器,采用了一种更为适合的结构,耦合介质柱的半径取值为0.8r,四个半径为r的相同介质柱,分别放置在环形谐振器拐角的半个晶格常数处,以减少环拐角处电磁波向后的反射。
通过把环基金项目:国家自然科学基金项目(No.60871047)资助。
作者简介:吴立恒(1980-),男,在读硕士生,主要从事光子晶体方面的研究。
E m ai:l w u li heng l ct u@收稿日期:2010 11 09形谐振器放置在移去一排介质柱形成的波导附近,在光子晶体波导中传输的谐振频率电磁波能量能够被谐振器提取,然后把局域在光子晶体谐振腔的电磁波耦合到滤波器输出波导[6]。
图1 具有3 3结构的环形谐振器图2所示结构是本文提出与设计的带有3 3结构环形谐振器T 形滤波器模型,该滤波器位于35 31结构的正方晶格中,晶格常数为a =545nm,可知该结构尺寸为19.075 m 16.895 m 的长方形,其中的圆圈代表半径为0.185a 介质柱,介质柱之间的区域为空气。
该C DF 的环形谐振器采用了图1所示的结构参数,通过把两个波导分别放置在与环形谐振器紧邻水平方向的一侧和垂直方向的一侧,并在垂直方向的波导和谐振器耦合区域上端右侧半个晶格常数处放置一个介质柱,有助于改善滤波器对电磁波传输的稳定性。
由于环形谐振器与波导之间的耦合作用[7-9],波导内传输电磁波频率落在环形谐振器的谐振频率处时,水平方向波导内传输的大部分电磁波会被耦合到垂直方向的波导内,经输出端口P 3输出;当波导内传输电磁波频率没有落在环形谐振器的谐振频率处,水平方向波导内传输的电磁波仍会集中在水平方向传输,经输出端口P 2输出。
图2 具有环形谐振器的T 形滤波器2.2 计算方法为计算在该CDF 电磁波传输性能,本文基于Y ee 元胞利用时域有限差分法,将麦克斯韦方程组E=- B, H =- D, D =0, B=0离散化[10],其中 0和 0分别是真空介电常数和磁导率常数,D = 0 r E ,B = 0H。
与频域电磁波对应的平均能流密度公式为S=12R e (E( )H*( )),通过该公式面积分,进一步计算得到电磁波的传输率。
对于二维光子晶体波导的情况,数值计算所需要满足的Couran t 稳定性条件[11]为c t11( x )2+1( y )2,其中c 为真空光速度; x 和 y表示计算所使用的距离步长。
由于我们计算的区域为有限空间区域,为了模拟无限大空间区域的条件,使用了P ML 层吸收边界条件[12]。
3 模拟结果与分析我们利用时域有限差分法研究了T 形滤波器对TM 波的滤波性能,给出了该结构输出端口电磁波传输率随正规化频率(a / )变化的曲线,及其传输场强分布图。
图3描述了该滤波器整个结构介质柱相对介电常数为13.4时两输出端口电磁波传输率,其中实线表示P 2端口传输率,点划线表示P 3端口传输率,图的横坐标表示正规化频率,取值范围在0.3420~0.3650之间,可知与其对应的传输波长在1493~1594nm,纵坐标表示该滤波器对电磁波的传输率,当两个传输率曲线相交于一点时,滤波器两输出端口传输率相等,我们把该点对应的电磁波波长叫做开关波长。
如图3所示的开关波长正规化频率为0.3504,可知与其对应电磁波开关波长为1555nm ,在开关波长处滤波器两端口总传输率为84%;当正规化频率为0.3450时,P 2端口、P 3端口输出电磁波波长为1580nm ,其传输率分别为1%,82%;当正规化频率为0.3600时,P 2端口、P 3端口输出电磁波波长为1514n m,其传输率分别为89%,6%。
可知该结构具有宽频带、高传输效率,能够适用于第三通信窗口(中心波长1550nm )的分频滤波。
图3 T 形滤波器两个输出端口电磁波传输率图4描述了该滤波器整个结构介质柱相对介电常数分别为12.9,13.4,13.9时,其输出端口P 2和P 3对应的三组传输率曲线,分别为曲线组1和2、曲307激光与红外 N o .3 2011 吴立恒等 带有环形谐振器的T 形光子晶体滤波器线组3和4、曲线组5和6,可知随着滤波器整个结构介质柱相对介电常数增加,其开关波长向长波方向移动。
我们能够利用电光材料的电光效应,或利用热光材料的热光效应,以获取介质材料的不同相对介电常数,因此该结构可以实现可调性滤波器、或电光开关等多功能微型器件,在光子晶体集成制作、光通信器件制作等方面具有潜在的应用价值。
图4 改变T形滤波器结构相对介电常数改变对其两端口舆率的影响以图3为例,图5显示了三个不同波长分别在该滤波器结构中传播形成的场强分布,在图所示的背景上都存在轻微的波纹,这是电磁波在此结构传输泄露产生的结果,最后泄露的这部分电磁波将被P M L层吸收掉。
图5(a)显示了该滤波器工作于1555n m开关波长处的电磁波传输场强分布;图5 (b)显示了环形谐振器非谐振时,该结构水平方向集中传输波长为1514nm的电磁波场强分布;图5 (c)显示了环形谐振器谐振时,该结构的垂直方向集中传输波长为1580n m 的电磁波场强分布。
图5 T M波在T形滤波器中传播场强分布4 结 论本文利用时域有限差分法研究了带有环形谐振器T形光子晶体滤波器结构对TM波的滤波特性,主要包括该滤波器两端口电磁波传输率及电磁波在该结构传输场强分布图,并分析了整个结构介质柱相对介电常数改变对其开关波长的影响。
研究结果表明:该结构具有可调性开关波长、宽频带、高传输率、结构紧凑、体积小等优点,可以实现开关波长可调性滤波器或电光开关等多功能微型器件。
因此该结构在光子晶体集成制作、光通信器件制作等方面具有潜在的应用价值。
参考文献:[1] Y ab l onovitch E.Inh i bited spontaneous e m ission i n so lidstate physics and e l ectron i cs[J].P hys R ev L ett,1987,58(20):2059-2062.[2] John S.Strong l oca liza ti on o f photons i n certai n disorde reddie l ectric superlattices[J].P hys R ev L ett,1987,58(23):2486-2489.[3] Q i ang Z,W e i dong Zhou,Sore,f R A.O pti ca l add drop filte rs based on photonic crysta l r i ng resonators[J].O pti csExpress,2007,15(4):1823-1831.[4] M ano latou C,K han M J,F an S,et a.l Coupli ng o f m odesana l y si s of resonan t channe l add drop filters[J].I EEE JQ uantu m E lectron,1999,35(9):1322-1331.[5] G ha fari A,Jav i d M,M on ifi F,et a.l A nu m eric ana lysis ofphotonic crysta l tunable add drop filters based on r i ng resonators[C].IEEE.LEOS A nnua lM eeti ng F l o ri da,U SA,2007:351-352.[6] D i nesh V,K u m ar,Srinivas T,et a.l Investigati on o f r i ngresonators i n pho ton ic c rysta l c ircu i ts[J].Pho ton ics andN anostructures F undamenta l s and A ppli cations.2004,2(3):199-206.[7] D j av i d M,M on ifi F,G ha ffar i A,A br i sha m ian M S.A newbroadband L shaped bend based on pho ton ic crystal r i ngresonators[C]//P I ER S P roceed i ngs,H angzhou,Chi na,2008:1097-1099.[8] D j av i d M,Ghaffari A,M onifi F,e t a.l A nov el he terostructure pho t on i c crystal add drop filter w ith three outputs[C]//IEEE/LE O S20th A nnua lM ee ti ng,FL,U S A,2007:202-203.[9] D jav i d M,G haffa ri A,M on ifiF,et a.l Photonic crystal power d i v i ders usi ng L shapedbend based on ri ng resonators[J].O pt.Soc Am B,2008,25:1231-1235.[10]Zhu Z,Brown T G.Fu ll vectorial fi n ite difference ana l ysiso f m i crostructured optica l fibers[J].O pt.Express,2002,10(17):853-864.[11]G oldberg M.stability cr iteria for finite d ifference approx im ations to parabo lic system s[J].A pplied N u m er i ca lM athem atics,2000,33(1-4):509-515.[12]Berenger J P.A perfectl y m atched layer for the absorpti onof e l ectrom agnetic w aves[J].Co m put Phy s.1994,114(2):185-200.308激光与红外 第41卷。