二維光子晶體圓形諧振腔濾波器設計與研究.pdf

1、光濾波器在波分復用光通信中是處理者多個信道或者特定信道信號的關鍵器件，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、光復用/解復用。光子晶體是一種具有光子帶隙特性的周期性電解質結構，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、結構緊湊等優(yōu)點，在光電子學

2、、光通信領域、信息科學領域產(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計還有待于更深入的研究，也是本論文研究的主要內容。
　　本文在研究光子晶體各要素包括晶格結構、填充比及介電常數(shù)比對禁帶特性影響的基礎上，提出了采用圓環(huán)形諧振腔代替了傳統(tǒng)的點諧振腔，設計了正方晶格圓形介質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)及諧振腔內部介電常數(shù)等因素對PCBPF濾波特性的影響，為提高和調節(jié)濾波器的濾波性能提供了可靠的依據(jù)。最后針對所設計的多信道濾波器進行仿真得到其各個信道的