光子晶體濾波器的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、光濾波器是光子技術(shù)的基本元件之一，在光通信和光學(xué)信息處理方面有著廣泛的應(yīng)用。光濾波器的質(zhì)量和體積等參數(shù)直接影響到它的應(yīng)用價(jià)值。光子晶體具有光子頻率禁帶，一塊光子晶體就是一個(gè)天然的理想帶阻濾波器;而通過(guò)在光子晶體中制造缺陷的方法，可以實(shí)現(xiàn)窄帶濾波。光子晶體濾波器的特點(diǎn)是，濾波性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通的光濾波片，在阻帶區(qū)對(duì)透過(guò)光的抑制可以很容易地達(dá)到-30dB以上。另外，由于光子晶體都是使用對(duì)光波幾乎沒(méi)有損耗的介質(zhì)材料制成的，所以光子晶體濾波器對(duì)通過(guò)

2、波段光波的損耗非常小。和傳統(tǒng)的濾波器相比，光子晶體濾波器的濾波帶寬可以做得比較大，實(shí)現(xiàn)大范圍的濾波作用。鉆石結(jié)構(gòu)光子晶體的濾波帶寬可以做到中心工作頻率的20％，而由GuPta等人所提出的金屬-介質(zhì)復(fù)合型光子晶體可以將從低頻率（接近零赫茲）直到紅外波段的電磁波完全濾掉，這是傳統(tǒng)濾波器難以實(shí)現(xiàn)的。
　　 此外，當(dāng)前隨著因特網(wǎng)以及移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，通信領(lǐng)域中的通信容量正在以爆炸式的方式增長(zhǎng)。因此，如何提高當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的通信容量是目前

3、急需解決的一個(gè)問(wèn)題。光纖在低損耗光波區(qū)具有近30THz的巨大帶寬，通常可以采用提高單信道的通信速率、鋪設(shè)新的光纖網(wǎng)路、增加單芯光纖信道數(shù)等方法來(lái)提高光纖通信系統(tǒng)的容量。前兩種方法由于受到技術(shù)條件和成本因素的制約，發(fā)展?jié)摿Σ淮蟆６貌ǚ謴?fù)用(WDM)技術(shù)及密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)可以在一根光纖中同時(shí)傳輸多路通信信號(hào)，該方法是目前提高通信容量的最有效的方法，窄帶濾波器是該系統(tǒng)的核心部件。
　　 光子晶體不僅可以作為光波導(dǎo)器件有

4、效地引導(dǎo)光的傳輸，還可以利用點(diǎn)缺陷和線缺陷制備基于光子晶體的波分復(fù)用器件，來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的功能。利用光子晶體制作的波分復(fù)用器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信號(hào)波形好、交叉干擾小等特點(diǎn)。而且在光頻范圍內(nèi)，光子晶體晶格的尺寸一般在亞微米級(jí)，有利于實(shí)現(xiàn)光學(xué)器件的小型化。因此，利用光子晶體制造光頻范圍的波分復(fù)用濾波器引起了科技工作者的高度關(guān)注。
　　 本文進(jìn)行光子晶體濾波器設(shè)計(jì)研究的目的是，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)改變光子晶體微腔的結(jié)構(gòu)，提高微