二維光子晶體圓形諧振腔濾波器設(shè)計與研究.pdf

1、光濾波器在波分復(fù)用光通信中是處理者多個信道或者特定信道信號的關(guān)鍵器件，它可以從眾多的波長中挑選出所需的波長，而除此波長以外的光會被拒絕通過它可以用于波長選擇、光放大器的噪聲濾除、增益均衡、光復(fù)用/解復(fù)用。光子晶體是一種具有光子帶隙特性的周期性電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，在傳輸速率、帶寬和損耗等方面較半導體材料都有著顯著的優(yōu)勢。并且在光子晶體中設(shè)計缺陷可以在光子帶隙中引入“缺陷態(tài)”，可以制作全新型高性能光濾波器，且其具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在光電子學

2、、光通信領(lǐng)域、信息科學領(lǐng)域產(chǎn)生深遠的影響。當前，很多研究人員已經(jīng)利用光子晶體制作成功了多種光濾波器，但具有高傳輸效率及多信道的光子晶體濾波器的設(shè)計還有待于更深入的研究，也是本論文研究的主要內(nèi)容。
　　本文在研究光子晶體各要素包括晶格結(jié)構(gòu)、填充比及介電常數(shù)比對禁帶特性影響的基礎(chǔ)上，提出了采用圓環(huán)形諧振腔代替了傳統(tǒng)的點諧振腔，設(shè)計了正方晶格圓形介質(zhì)柱二維光子晶體帶通光濾波器(PCBPF)及多信道光濾波器，并利用時域有限差分(FDTD:

3、Finite Different Time Domain)法進行計算分析得知，不同于點諧振腔的單模特性，圓環(huán)形諧振腔具有多模特性，使得基于圓環(huán)形諧振腔的PCBPF可同時得到多個窄帶濾波信號，且各信號的濾波效率不同，最高濾波效率可達到100％。另外分析了諧振腔的尺寸、PCBPF整體介電常數(shù)及諧振腔內(nèi)部介電常數(shù)等因素對PCBPF濾波特性的影響，為提高和調(diào)節(jié)濾波器的濾波性能提供了可靠的依據(jù)。最后針對所設(shè)計的多信道濾波器進行仿真得到其各個信道的