论文部分内容阅读
环形谐振腔是光学集成器件的重要组成部分,但随着光通信技术的发展,人们对光学集成器件的集成度要求不断提高,传统的基于全反射原理的平板波导微环谐振腔由于受到弯曲损耗的限制不能进一步减小其器件尺寸,阻碍了其器件集成度的提高。光子晶体具有光子禁带特性,能够良好的控制光子运动,能够实现低损耗的大角度弯曲传输,并且具有结构紧凑、体积小等优点。本文将微环谐振腔引入到光子晶体当中,设计了基于光子晶体微环的分插滤波器、T型滤波器、分束器以及滤波器与分束器的组合器件,系统的分析了参数变化对器件性能的影响,这对未来光通信器件的发展具有重要的推动意义。本文的主要工作与研究成果如下：1.利用模式对称性原理对基于光子晶体微环的分插滤波器下载方向进行了定性探讨,并且利用时域耦合模理论得到了各个端口的输出效率表达式,为光子晶体微环分插滤波器的设计提供了理论依据。2.设计了基于光子晶体微环谐振腔的分插滤波器基本结构,微环谐振腔半径只有1.08umm,并在1567nm处实现了光波的后向下载,峰值下载效率达到97.8%,这充分体现了光子晶体微环谐振腔的超紧凑,高效率的优点。研究了参数变化对下载光谱的影响,研究发现：当耦合介质柱半径为0.8r时,利用单个微环就可以同时实现对1550nm光波的后向下载和1592nm光波的前向下载,并由此设计了同侧三端口滤波器；随着内介质柱折射率的增加,输出端口透射峰值波长从1542nm逐步增加到1589nm,而峰值波长的归一化透射率和透射光谱的Q值变化不大,由此可用来制作可调谐的分插滤波器。3.为了降低简并模对称性对设计难度的要求,并且实现多通道滤波的功能,设计了T型滤波器。通过对内介质柱半径的调节,设计了1552nm、1567nm、1582nm三端口输出的滤波器,这种T型滤波器可以扩展为多端口输出,可以有效的用于波分复用系统中,并且不需要考虑微环内谐振模式的对称性,给设计带来了方便。同时可以发现通过合理调整内介质柱半径,T型滤波器的两个输出端口可以针对特定波长的光波实现能量均分。由此,简单探讨了基于光子晶体微环谐振腔的T型滤波器在光分束器领域的应用,并将T型滤波器与分束器相结合设计了针对1550nm的T型滤波分束器,内介质柱半径为1.1r时两个端口的输出效率同为46.8%。这在一定程度上拓展了光子晶体微环谐振器的应用领域,为光子晶体微环谐振器的广泛应用打下基础。