[发明专利]基于亚波长光栅结构的TE0

说明书

本发明公开了基于亚波长光栅结构的TE₀模式阻塞滤波器，包括矩形二氧化硅基板，还包括设置在矩形二氧化硅基板上的第一总线波导和第二总线亚波长光栅波导，第一总线波导包括第一圆弧波导、第二圆弧波导、第一直波导、第三圆弧波导和第四圆弧波导，第二总线亚波长光栅波导包括沿直线依次连接的第二直波导、亚波长光栅波导和第三直波导。本发明结构紧凑，便于集成，功能配置灵活，滤波性能好。

技术领域

本发明属于光学滤波器领域，具体涉及基于亚波长光栅结构的TE₀模式阻塞滤波器系统。应用于光学模式的滤波。

背景技术

随着科学技术的不断前进与发展，光通信、地质环境勘测、疾病诊断等领域对滤波器的要求越来越高。传统的电磁滤波器在现代电子系统中做出了很大的贡献，但将这种滤波器放在具有强电磁干扰的环境下，传统滤波器由于其体积的庞大，会受到严重的电磁干扰因此达不到很好的滤波效果。不难了解到可集成化和更高工作带宽已成为信息处理滤波器的发展大趋势，在这一趋势的推进下，微型光学滤波器已经完全成为国内外机构研究的热点。

现代光通信技术正朝着高集成度、高品质因子、超长距离、低成本的方向快速发展。亚波长是指结构的特征尺寸与工作波长相当或具有更小的周期(或非周期)结构。当亚波长光栅周期远小于入射光波长时，设置亚波长光栅结构的参数，可以获得所需的亚波长光栅折射率。亚波长光栅滤波器是一种结构简单，高集成度，相互独立，成本低，制作方便的可选频滤波的滤波器，它对光通信的发展起着重要作用。与波分复用系统类似，波分复用系统是对光波长进行选择而模分复用系统是对光波模式进行选择。模分复用系统是光子集成系统的重要组成部分，其中模式阻塞滤波器更是模分复用系统的重要元器件之一。基于狄拉克半金属Cd3As2的亚波长光栅波导的TEo模式阻塞滤波器，相较于传统的模式阻塞滤波器，它具有良好的滤波特性且结构紧凑、功能丰富、配置灵活、系统延时小、损耗低的优势。正是这些优点，它应用于许多不同需求的领域中，成为实现光学大规模集成回路的理想单元器件。三维材料狄拉克半金属具有损耗可控、支持光折射率可调节等优点，十分适合模式阻塞滤波器的制作。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供基于亚波长光栅结构的TE₀模式阻塞滤波器。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

基于亚波长光栅结构的TE₀模式阻塞滤波器，包括矩形二氧化硅基板，还包括设置在矩形二氧化硅基板上的第一总线波导和第二总线亚波长光栅波导。

第一总线波导包括第一圆弧波导、第二圆弧波导、第一直波导、第三圆弧波导和第四圆弧波导，第一圆弧波导一端为信号输入端，第一圆弧波导另一端和第二圆弧波导一端平滑连接，第二圆弧波导另一端与第一直波导一端平滑连接，第一直波导另一端与第三圆弧波导一端平滑连接，第三圆弧波导另一端与第四圆弧波导一端平滑连接，第四圆弧波导另一端为第一信号输出端。

第二总线亚波长光栅波导包括沿直线依次连接的第二直波导、亚波长光栅波导和第三直波导。

如上所述的亚波长光栅波导包括沿直线分布的多个大小相同的长方体，各个长方体组成的直线阵列。

如上所述的第一圆弧波导和第四圆弧波导以第一直波导的中心垂线对称分布；第二圆弧波导和第三圆弧波导以第一直波导的中心垂线对称分布。

如上所述的第一圆弧波导、第二圆弧波导、第三圆弧波导和第四圆弧波导的外圆半径均为5um，内圆半径均为4.5μm，宽度均为0.5um，厚度均为0.22um，圆心角均为30°；第一直波导的长度为l3μm，宽度为0.5um，厚度为0.22um。