光子晶體濾波器的設(shè)計研究.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)用價值。光子晶體具有光子頻率禁帶，一塊光子晶體就是一個天然的理想帶阻濾波器;而通過在光子晶體中制造缺陷的方法，可以實現(xiàn)窄帶濾波。光子晶體濾波器的特點是，濾波性能遠優(yōu)于普通的光濾波片，在阻帶區(qū)對透過光的抑制可以很容易地達到-30dB以上。另外，由于光子晶體都是使用對光波幾乎沒有損耗的介質(zhì)材料制成的，所以光子晶體濾波器對通過

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)濾波器難以實現(xiàn)的。
　　 此外，當前隨著因特網(wǎng)以及移動通信業(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。因此，如何提高當前通信網(wǎng)絡(luò)的通信容量是目前

3、急需解決的一個問題。光纖在低損耗光波區(qū)具有近30THz的巨大帶寬，通?？梢圆捎锰岣邌涡诺赖耐ㄐ潘俾?、鋪設(shè)新的光纖網(wǎng)路、增加單芯光纖信道數(shù)等方法來提高光纖通信系統(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?。而利用波分?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傳輸多路通信信號，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器件有

4、效地引導光的傳輸，還可以利用點缺陷和線缺陷制備基于光子晶體的波分復(fù)用器件，來實現(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)簡單、信號波形好、交叉干擾小等特點。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，有利于實現(xiàn)光學器件的小型化。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。
　　 本文進行光子晶體濾波器設(shè)計研究的目的是，結(jié)合目前國內(nèi)外的研究成果和經(jīng)驗，通過改變光子晶體微腔的結(jié)構(gòu)，提高微