正多邊形諧振腔濾波器研究.pdf

1、光濾波器是各類光子系統(tǒng)的重要元件，其性能在很大程度上決定了整個(gè)光子系統(tǒng)的性能。在WDM網(wǎng)絡(luò)中，必須將光纖中以不同波長傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行復(fù)用和解復(fù)用，窄帶濾波器是波分復(fù)用和波分解復(fù)用以及OADM濾波器必不可少的器件。在當(dāng)前眾多的光濾波器中，平面波導(dǎo)諧振腔濾波器由于結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)單片集成，并且具有很寬的自由空間譜寬(FSR)、高的精細(xì)度、很好的消光比及微小的幾何尺寸，引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。平面波導(dǎo)諧振腔型濾波器主要有兩大類：微環(huán)形諧振腔

2、光濾波器和微盤型諧振腔光濾波器以及由微盤型諧振腔發(fā)展來的微正多邊形諧振腔光濾波器。微正多邊形諧振腔光濾波器與微環(huán)形諧振腔光濾波器或微盤型諧振腔光濾波器相比加工工藝更加簡單，并且諧振腔與波導(dǎo)之間的耦合間距可以更大，對加工精度的要求大大降低，具有重要的研究意義。本文主要就微正多邊形諧振腔的光學(xué)特性，以及由上述諧振腔組成的濾波器濾波特性，展開理論分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)，及數(shù)值模擬等研究工作。 文章首先簡要介紹了光網(wǎng)絡(luò)及光子器件的發(fā)展過程及研究

3、現(xiàn)狀，闡述了光濾波器在現(xiàn)代光子系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，全面概述了光濾波器的研究進(jìn)展、現(xiàn)狀、研究意義及制作光濾波器的常用材料，重點(diǎn)討論了平面波導(dǎo)諧振腔濾波器的主要優(yōu)勢，特別是微正多邊形諧振腔光濾波器的易于加工，對加工精度要求相當(dāng)較低的獨(dú)特優(yōu)勢，并簡要介紹了分析諧振腔型光濾波器的常用方法。接著本文就分析正多邊形諧振腔的常用方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，首先采用射線光學(xué)原理建立了正多邊形諧振腔的射線光學(xué)模型，推導(dǎo)出了多種正多邊形諧振腔的特征方程，給出了其諧振

4、條件。然后運(yùn)用耦合模理論對光濾波器進(jìn)行了分析，得到了信號上下路所必須滿足的關(guān)系，最后給出所采用的時(shí)域有限差分法(FDTD)的差分方程及完全匹配層的差分形式，建立了用時(shí)域有限差分法分析正多邊形諧振腔濾波器的一般步驟。 在前面的理論基礎(chǔ)上，文章最后詳細(xì)分析了單個(gè)及兩個(gè)正三角形、正方形、正六邊形以及正八邊形諧振腔的耦合情況下的諧振特征及模式問題，給出了具體的諧振波長及諧振情況下的模場分布。然后分別設(shè)計(jì)了單個(gè)及兩個(gè)正方型、正六邊形以及正