CN102636842A - 三频点光子晶体滤波器 - Google Patents

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CN102636842A CN2012101147324A CN201210114732A CN102636842A CN 102636842 A CN102636842 A CN 102636842A CN 2012101147324 A CN2012101147324 A CN 2012101147324A CN 201210114732 A CN201210114732 A CN 201210114732A CN 102636842 A CN102636842 A CN 102636842A
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李胜
张青
谢强
罗向阳
周瑞山
阳元江
刘剑林
罗彦军
李吉云
韩玉成
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Abstract

一种三频点光子晶体滤波器，包括光子晶体，线缺陷波导，还包括在光子晶体结构中去除三个介质柱形成的点缺陷微腔，所述点缺陷微腔成
Figure DDA0000154821300000011
型、型、
Figure DDA0000154821300000013
型或
Figure DDA0000154821300000014
型。本发明通过去除三个介质柱形成点缺陷微腔和直线型线缺陷波导配合的滤波器，能够满足同时上下载多个频点，可广泛应用于多载波通信系统及多频点频率监测系统中。

Description

三频点光子晶体滤波器
技术领域
本发明属于光子晶体应用技术领域，具体涉及一种三频点光子晶体滤波器。
背景技术
光子晶体是一种介电常数空间周期性变化、晶格常数可与光波长相比且具有光子带隙结构，能控制光子传播状态的新型人工材料。光子晶体的基本特征是具有光子禁带，频率落在禁带中的电磁波是禁止传播的。光子晶体的另一个主要特征是光子局域，如果在光子晶体的周期性结构中掺入杂质或引入某种缺陷，那么和缺陷频率相吻合的光子将被局域在缺陷位置。
光子晶体微腔就是破坏光子晶体周期结构的点缺陷。由于频率位于光子晶体全方向禁带的光被完全约束在微腔中，光子晶体微腔的品质因数理论上可以做到很高；而且通过结构和参数设计，可以改变微腔的谐振频率和模式。因此，光子晶体微腔是一个理想的选频、滤波器件。
以二维方格光子晶体为例，去掉中间的一排散射柱，得到二维方形光子晶体波导。该波导具有卓越的导光性能。在光子晶体波导结构中，拿掉一个介质柱，形成一个既包含线缺陷波导又包含点缺陷微腔的结构，就构成利用光子晶体微腔的选频特性和光子晶体波导的导光特性光子晶体上/下载滤波器。
光子晶体点缺陷形成的微腔存在共振频率，在共振频率处，微腔和附近的波导的藕合最强，波导中频率等于微腔共振频率的光波的能量能被“下载”到了微腔里面。输入脉冲中的特定光波的能量被下载到微腔中。由于发生共振，波导与微腔间的能量转移效率可以达到很高。考虑与下载相反的过程，将宽频脉冲源加在谐振腔处，频率为微腔谐振频率的光能量被上载到光子晶体波导中，并沿波导传播至输出口。
光子晶体微腔从波导中下载光的频率和带宽直接由微腔的频率和带宽决定。如果微腔与波导耦合弱，则微腔的品质因数高，用此结构上下载滤波的光信号带宽就窄；但由于共振耦合，上下载的效率仍然很高。但普通型光子晶体上下载滤波器只能上下载一个频点，不能满足同时上下载多频点的要求。
发明内容
本发明提供一种三频点光子晶体形滤波器，能够满足同时上下载多频点的要求。
本发明的技术方案：一种三频点光子晶体滤波器，包括光子晶体，线缺陷波导，还包括在光子晶体结构中去除三个介质柱形成的点缺陷微腔。
所述点缺陷微腔成
Figure BDA0000154821280000021
型。
所述点缺陷微腔成
Figure BDA0000154821280000022
型。
所述点缺陷微腔成
Figure BDA0000154821280000023
型。
所述点缺陷微腔成
Figure BDA0000154821280000024
型。
所述线缺陷波导为去除中间一排介质柱形成的直线型波导。
本发明的技术效果：普通型的光子晶体滤波器的点缺陷微腔一般是去除一个介质柱形成的点状缺陷，只能上下载一个频点，本发明通过去除三个介质柱形成4种L状缺陷和去除一排介质柱形成直线型线缺陷波导相配合的滤波器，能够同时上下载多个频点，可广泛应用于多载波通信系统及多频点频率监测系统中，相对单载波系统而言，多载波系统具有频谱效率高、灵活性强以及复杂度低等特点。
附图说明
图1为本发明
Figure BDA0000154821280000025
型结构示意图；
图2为本发明
Figure BDA0000154821280000026
型微腔频谱图；
图3为本发明
Figure BDA0000154821280000027
型结构示意图；
图4为本发明
Figure BDA0000154821280000028
型微腔频谱图；
图5为本发明
Figure BDA0000154821280000029
型结构示意图；
图6为本发明
Figure BDA0000154821280000031
型微腔频谱图；
图7为本发明
Figure BDA0000154821280000032
型结构示意图；
图8为本发明
Figure BDA0000154821280000033
型微腔频谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1所示，设计的光子晶体周期为100微米，选择太赫兹频段损耗小、一致性好的单晶高阻硅为介质材料，其折射率为3.417，光子晶体硅介质柱3半径为18微米，背景材料为空气，光子晶体的线缺陷波导1为去除一排介质柱3形成的直线型缺陷，宽度为200微米；光子晶体的点缺陷微腔2为去除三个介质柱3形成的型缺陷；如图2所示，此型三频点光子晶体滤波器同时下载了三个频点，分别是1.035THz、1.158THz和1.266THz。
实施例2
如图3所示，设计的光子晶体周期为100微米，选择太赫兹频段损耗小、一致性好的单晶高阻硅为介质材料，其折射率为3.417，光子晶体硅介质柱3半径为18微米，背景材料为空气，光子晶体的线缺陷波导1为去除一排介质柱3形成的直线型缺陷，宽度为200微米；光子晶体的点缺陷微腔2为去除三个介质柱3形成的
Figure BDA0000154821280000035
型缺陷；如图4所示，此型三频点光子晶体滤波器同时下载了三个频点，分别是1.017THz、1.155THz和1.317THz。
实施例3
如图5所示，设计的光子晶体周期为100微米，选择太赫兹频段损耗小、一致性好的单晶高阻硅为介质材料，其折射率为3.417，光子晶体硅介质柱3半径为18微米，背景材料为空气，光子晶体的线缺陷波导1为去除一排介质柱3形成的直线型缺陷，宽度为200微米；光子晶体的点缺陷微腔2为去除三个介质柱3形成的
Figure BDA0000154821280000036
型缺陷；如图6所示，此型三频点光子晶体滤波器同时下载了三个频点，分别是1.053THz、1.176THz和1.281THz。
实施例4
如图7所示，设计的光子晶体周期为100微米，选择太赫兹频段损耗小、一致性好的单晶高阻硅为介质材料，其折射率为3.417，光子晶体硅介质柱3半径为18微米，背景材料为空气，光子晶体的线缺陷波导1为去除一排介质柱3形成的直线型缺陷，宽度为200微米；光子晶体的点缺陷微腔2为去除三个介质柱3形成的型缺陷；如图8所示，此型三频点光子晶体滤波器同时下载了三个频点，分别是1.017THz、1.161THz和1.311THz。

Claims (6)

1.一种三频点光子晶体滤波器，包括光子晶体，线缺陷波导(1)，其特征在于：还包括在光子晶体结构中去除三个介质柱(3)形成的点缺陷微腔(2)。
2.根据权利要求1所述的三频点光子晶体滤波器，其特征在于：所述点缺陷微腔(2)成
Figure FDA0000154821270000011
型。
3.根据权利要求1所述的三频点光子晶体滤波器，其特征在于：所述点缺陷微腔(2)成
Figure FDA0000154821270000012
型。
4.根据权利要求1所述的三频点光子晶体滤波器，其特征在于：所述点缺陷微腔(2)成型。
5.根据权利要求1所述的三频点光子晶体滤波器，其特征在于：所述点缺陷微腔(2)成
Figure FDA0000154821270000014
型。
6.根据权利要求1所述的三频点光子晶体滤波器，其特征在于：所述线缺陷波导(1)为去除中间一排介质柱(3)形成的直线型波导。
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