基于多模硅光子晶體納米梁的光學(xué)帶阻濾波器.pdf

1、硅光子學(xué)的發(fā)展不過短短幾十年，但在如今的信息化社會(huì)中受到的關(guān)注已經(jīng)是越來(lái)越大。無(wú)論是光芯片、光互聯(lián)、光計(jì)算或者是光傳感等領(lǐng)域，小而精、高而省的硅基光電子器件以及硅基光子片上集成始終是中外學(xué)者研究的重點(diǎn)。
　　光子晶體是一種空間折射率周期性變化的微結(jié)構(gòu)，對(duì)于入射光波其會(huì)產(chǎn)生類似于半導(dǎo)體能帶一樣的光子能帶，產(chǎn)生光子局域特性：頻率處在光子頻率禁帶范圍內(nèi)的光或者電磁波在光子晶體中是無(wú)法傳播的。另外，光子晶體中缺陷模之間的耦合會(huì)形成微禁帶，

2、微禁帶能夠?qū)⒐饽芰坑苫＾D(zhuǎn)化為高階模并反射，從而在基模的頻域區(qū)產(chǎn)生微帶隙效應(yīng)。模式耦合是許多功能型光學(xué)微納器件的基本工作機(jī)制，配合上光子晶體這種特殊結(jié)構(gòu)平臺(tái)，必然會(huì)使光子晶體中的微帶隙有許多潛在并且極有價(jià)值的應(yīng)用。
　　基于以上背景，基于多模硅光子晶體納米梁產(chǎn)生的微帶隙而設(shè)計(jì)制作了光學(xué)帶阻濾波器。光學(xué)帶阻濾波器具備極靈敏、高帶寬、極低反射光強(qiáng)、且器件結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。在不到40μm的器件長(zhǎng)度下，可以通過調(diào)節(jié)納米梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)3d

3、B帶寬由27nm到90nm大范圍可調(diào)節(jié)，同時(shí)濾波中心波長(zhǎng)可在1.41μm到1.71μm范圍內(nèi)移動(dòng)，有很強(qiáng)的實(shí)用性。另外，仿真得到的光學(xué)帶阻濾波器的濾波曲線極陡峭、帶邊平整，濾波中心波長(zhǎng)損耗超過40dB，有著優(yōu)秀的濾波性能。對(duì)比同樣帶阻濾波的長(zhǎng)周期光柵性能更優(yōu)良，器件尺寸大幅減小。
　　本論文首先介紹了包括平面波展開法和有限時(shí)域差分在內(nèi)的光子晶體計(jì)算理論，并隨之講述了器件結(jié)構(gòu)與工作原理；然后通過三維有限時(shí)域差分仿真計(jì)算了器件的傳輸譜