[发明专利]一种可重构分插复用器及信号分插复用方法

说明书

技术领域

本发明涉及光子晶体领域，更具体地说，涉及一种光子晶体结构的可重构分插复用器以及使用光子晶体进行信号分插复用的方法。

背景技术

可重构的分插复用技术是下一代光网络的一项核心技术。光子晶体结构由于其对光的束缚、调节能力强，其制作的相关器件结构紧凑、设计灵活，可达波长量级，符合器件高度集成的发展需求，因而使用光子晶体制作分插复用器件越来越受到人们的重视。

当前采用光子晶体设计的平面分插复用滤波器，按耦合器的种类分主要分为两种，一种是光子晶体微腔，另一种是微环结构。首先提出光子晶体微腔结构的是美国麻省理工的小组，他们提出两种结构：单腔耦合器或双腔耦合器。其中对于单腔耦合器，要想获得良好的滤波性能，必须同时激发单腔的两个不同对称性的简并模，这对于实际材料而言设计复杂、很难实现；相对容易的是双腔耦合器设计，以及后来研究人员引入反射机构（如选择性的反射腔）的方法。不过由于其滤波特性强烈地受到双腔间的相位调制，对设计及制造的要求很高，因此近年来更多的研究采用的是微环结构的耦合器。虽然该类结构理论上可以达到很高的滤波效率，但微环结构也有自身无法消除的辐射损耗和其他限制。另外，如果没有对耦合器进行动态调节的手段，上述分插复用器一旦生产出来，只能对固定的频率进行分插复用。

目前常用的对工作频率进行重构的手段是利用微电机控制微镜的偏转，不过其工艺复杂，良品率低，并且由于有移动部件，易磨损，影响寿命。另外还有采用加热微环、改变液晶折射率等方法实现对微腔共振频率的调节方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的分插复用方案工艺复杂，良品率低，并且由于有移动部件，易磨损，影响寿命的缺陷，提供一种可以重构的分插复用器，以通过调节外场，对所需下载的频率进行方便地重构。

本发明解决上述问题的方案是：构造一种可重构分插复用器，用于耦合信号，包括第一光子晶体和第二光子晶体，第一光子晶体和第二光子晶体间设有第三光子晶体，第一光子晶体和第二光子晶体为磁光材料柱所构成的光子晶体；第三光子晶体为非磁光材料柱所构成的光子晶体；第三光子晶体分别与第一光子晶体、第二光子晶体间形成具有单向导波性能的公共波导、本地波导，第三光子晶体中包含一个由磁光材料柱所构成的单模缺陷腔，为公共波导和本地波导之间的耦合腔，用于耦合公共波导中与耦合腔共振频率的信号到本地波导中，以及耦合本地波导中与耦合腔共振频率的信号到公共波导中；可重构分插复用器还包括磁场发生器，用于产生施加在第一光子晶体、第二光子晶体和单模缺陷腔上平行于Z方向的控制磁场，控制磁场使信号在公共波导、本地波导单向传播，在单模缺陷腔进行共振耦合。

本发明的可重构分插复用器，第一光子晶体和第二光子晶体为正方形晶格点阵结构，第三光子晶体为与第一光子晶体、第二光子晶体的正方形晶格点阵成45°夹角的正方形晶格点阵结构。

本发明的可重构分插复用器，第一光子晶体、第二光子晶体和单模缺陷腔使用的材料为磁光材料,包括钇铁石榴石或其它磁光介质；第三光子晶体的构成为非磁光材料,包括铝或其它高折射率材料。

本发明的可重构分插复用器，公共波导为直线型波导，本地波导为波导端口位于同侧的折线形波导。

本发明还提供一种信号分插复用方法，包括以下的步骤：

S100、由相同的磁光材料柱周期排列构成第一光子晶体和第二光子晶体，根据工作频率值确定所述磁光材料柱的周期和尺寸，工作频率位于光子晶体的禁带中；

S200、在第一光子晶体和第二光子晶体之间，引入由非磁光材料柱所构成的第三光子晶体，根据工作频率确定所述第三光子晶体的周期和柱子尺寸，工作频率位于光子晶体的禁带中；第一光子晶体、第二光子晶体与第三光子晶体的交界面分别为单向传播的公共波导和本地波导；

S300、在第三光子晶体正中设置共振频率等于工作频率的单模缺陷腔；

S400、在第一光子晶体、第二光子晶体和单模缺陷腔上施加平行于Z方向的控制磁场，控制磁场使信号在公共波导、本地波导单向传播，在单模缺陷腔进行共振耦合。

本发明的信号分插复用方法，第一光子晶体和第二光子晶体为正方形晶格点阵结构，第三光子晶体为与第一光子晶体、第二光子晶体的正方形晶格点阵成45°夹角的正方形晶格点阵结构。

本发明的信号分插复用方法，第一光子晶体、第二光子晶体和单模缺陷腔使用的材料为磁光材料,包括钇铁石榴石或其它磁光介质；第三光子晶体的构成为非磁光材料,包括铝或其它高折射率材料。