[发明专利]基于单个线缺陷谐振腔的双信道下路滤波器

说明书

本发明涉及一种基于单个线缺陷谐振腔结构的双信道下路滤波器。其基本结构为四方晶格介质柱结构的二维光子晶体，沿光束水平入射方向，依次为输入波导、线缺陷谐振腔以及垂直于线缺陷谐振腔方向的U型输出波导。其中，线缺陷谐振腔通过在二维光子晶体中沿水平阵列方向连续移除多个介质柱而构成。选择合适的结构参数，如谐振腔内移除的介质柱个数、相关介质柱的折射率及半径等，可以同时实现两个波长的下路输出，且下路波长大小和波长间隔满足所需光通信系统的相关要求，同时具有优异的下路滤波特性。本发明的双信道下路滤波器具有结构简单、易于制备、成本低、尺寸小、性能优异等突出优点，在未来光通信集成器件中扮演着重要角色。

技术领域：

本发明是一种基于单个线缺陷谐振腔的双信道下路滤波器，主要用于波分复用通信系统中进行波长信号的选择。

背景技术：

随着光波分复用系统在光通信系统中的使用越来越广泛，作为光波分复用系统中的关键器件之一的信道下路滤波器得到研究人员的广泛关注。其中，基于二维光子晶体结构的信道下路滤波器，具有尺寸小、易于集成等特点。在结构中引入波导和谐振腔，使其相互作用，可实现高效的、具有波长选择特性的光学滤波器件。近些年来，为提高器件结构的光学性能，研究人员针对谐振腔结构进行了大量的理论分析与研究。理想的信道下路滤波器应该具备结构简单、尺寸小、易于制备及高的下路效率等特性。

在先技术[1](参见Optics Express，Shinya A，Mitsugi S，Kuramochi E，NotomiM.2006，14(25)：12394-12400)在三角晶格二维光子晶体中引入5个线缺陷谐振腔结构，实现了5个波长，即1569nm、1540nm、1513nm、1485nm、1457nm的下路输出，平均下路效率为74.6％。该结构一个谐振腔只能下路一个谐振波长，而且下路的波长不符合实际应用系统的波长大小和间隔要求。此外，下路效率也较低。

在先技术[2](参见Optics Express，Takano H，Song B S，Asano T，Noda S.2006，14(8)：3491-3486)基于多个异质结构的三角晶格二维光子晶体，通过引入多个谐振腔，实现了4个波长，即1516nm、1536nm、1559nm、1583nm的下路输出。该结构虽然实现了高效率的信道下路滤波功能，但是其一个谐振腔只能下路输出一个谐振波长，而且采用的异质结构增加了器件结构的复杂度，不利于器件的制备。

在先技术[3](参见Optik-International Journal for Light and ElectronOptics，Djavid M，Abrishamian M S.2012，123(2)：167-170)在四方晶格二维光子晶体中引入三个环形谐振腔结构，实现了三个信道的下路输出。三个谐振波长分别是1500nm、1550nm、1593nm，其透射率分别为90％、81％、82％。该结构也存在一个谐振腔只能下路输出一个谐振波长的问题，而且下路的波长不符合实际应用系统的波长大小和间隔要求。

在先技术[4](参见International Journal of Applied EngineeringResearch，Balaji V R，Murugan D M，Robinson D S，2015，10(6),5688-5692)在四方晶格二维光子晶体中引入两个方形谐振腔，同时实现了两个信道的下路输出。两个谐振波长分别是1556nm和1567nm，满足于密集波分复用系统的要求，但是该结构一个谐振腔也只能下路输出一个谐振波长，因而当同时实现多个波长的下路输出时，需采用多个谐振腔来进行，从而大幅度增加了器件结构的复杂性、尺寸和成本。

发明内容：

本发明的目的是解决以上在先技术中存在的问题，提供一种结构简单、尺寸小、易于制备、光学性能优异的基于单个线缺陷谐振腔的双信道下路滤波器，同时两个信道满足目前实际应用的光通信系统的波长大小和间隔的要求。