[发明专利]一种可见光区多光谱双通道光子晶体滤波器有效

专利信息
申请号: 201510479980.2 申请日: 2015-08-07
公开(公告)号: CN105005107B 公开(公告)日: 2017-07-21
发明(设计)人: 张镭;史倩;赵洪信 申请(专利权)人: 西安中科晶像光电科技有限公司
主分类号: G02B5/20 分类号: G02B5/20
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 710018 陕西省西安市经济*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 可见光 光谱 双通道 光子 晶体滤波器
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种光子晶体滤波器,特别是涉及一种可见光区多光谱双通道光子晶体滤波器。

背景技术

光子晶体是由结构单元按照一定排列规则组合而成的周期结构。按照介质排列方式的不同,可分为一维,二维,三维光子晶体。光子禁带是光子晶体最显著的特征,波长处于禁带范围的光无法传播,这个特性使光子晶体在很多方面有着广泛的应用,例如全方向反射镜,光子晶体波导,光子晶体光纤,偏振片,滤波器等。投影光学系统对光源有着严格的要求,光源颜色的纯度决定着投影画面色彩的质量,为了使光源的色纯度更高,需要同时得到两个或者三个波段的光源,如蓝光428nm-449nm及绿光535nm-590nm,像这种波段固定,各带宽之间没有线性关系的滤波区域,使用传统的带通滤波器无法达到要求。目前在可见光区多通带的光子晶体滤波器研究甚少,设计优良的光子晶体滤波器用于光学投影系统例如滤色轮和分色镜,能够有效地提高色纯度和亮度。

陈焘等(多光谱带通线性渐变滤光片的研制,光电工程,2007(34),72-75)设计了光谱滤波的多通道滤波器,该种线性滤波器要求中心波长与通道空间位置呈线性关系,对于各通道位置固定且无线性关系的滤波需求无法满足。

顾培夫(用于波分复用系统的多峰干涉滤光片,光子学报,2003,32(7):837~ 839)实验组制成了用于波分复用系统的多峰道干涉滤波器,但是这种Fabry-Perot干涉滤光片的滤波通带很窄,通带边缘的陡直度不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光区多光谱双通道光子晶体滤波器,以使滤波范围突破以往窄带多通道滤波器的规律性滤波。

本发明的原理在于:在光子晶体中,如果将长波通光子晶体滤波器与短波通光子晶体滤波器的通带位置相互叠加组合,将会出现一个通带,调节短波通光子晶体滤波器的每层膜厚度,可引起组合后的光子晶体滤波器的通带位置与宽度的改变。如果用一种结构的Fabry-Perot光子晶体滤波器与短波通光子晶体滤波器叠加组合,就将出现两个通带,同样,调节短波通光子晶体滤波器每层膜厚度,可引起组合后的光子晶体滤波器的通带位置与宽度的改变,利用这样的特性可以制备双通道的光子晶体滤波器。

本发明的一种可见光区多光谱双通道光子晶体滤波器是由Fabry-Perot光子晶体滤波器和短波通光子晶体滤波器两部分叠加组合而成。具体的,本发明是由结构为(A/B/B/A)2B’(A/B/B/A)的Fabry-Perot光子晶体滤波器与结构为(yC/xD/yC)n的短波通光子晶体滤波器叠加组成的,叠加组合后的结构为(A/B/B/A)2B’(A/B/B/A)(yC/xD/yC)n

其中,A、B、C和D是构成所述多光谱双通道光子晶体滤波器的材料,B’与B为厚度不同的同种材料;n1、n2、n4、n5分别为材料A、B、C、D的折射率且需满足:n1>n2、n4<n5;d1、d2、d3、d4、d5分别为材料A、B、B’、C、D的物理厚度且需满足:d1=0.1136λ0/n1、d2=0.1136λ0/n2、d3=0.2272λ0/n2、d4=0. 25yλ0/n4、d5=0.125xλ0/n5;n为短波通光子晶体滤波器的周期数,周期数n为正整数;λ0为中心波长;通过调整x、y值可改变D、C的物理厚度;x、y为正数;此时,整个滤波器结构的总层数为13+3n。

当A、B、C、D材料确定,保持周期数n不变,仅通过调整x、y值来改变D、C的物理厚度,即可引起组合光子晶体滤波器的带通位置和带宽的改变,从而实现在可见区同时产生两个不同的滤波通道。

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