[發明專利]基于光子晶體非對易單向波導的高效率通道下路濾波器

無效

• 申請號: 201110133573.8
• 申請日: 2011-05-21
• 公開（公告）號: CN102262267A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 任宏亮;溫浩;覃亞麗;劉愷;吳哲夫
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;G02B6/122
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及光纖通信的波分復用技術，尤其是一種通道下路濾波器。

背景技術

目前的光纖通信系統廣泛使用波分復用技術(WDM)，它能有效地利用光纖的帶寬實現大容量、長距離光纖通信，能在用戶分配系統中增加業務數量。在這些波分復用技術的應用中，為了充分利用十分寶貴的帶寬資源，波長通道間隔變的越來越窄，信道數變得越來越多。這就要求多波長波分復用/解復用器的尺寸不僅要更小，而且也要易于集成。然而利用傳統的硅平板回路或者光纖得到的多波長波分復用/解復用器的尺寸都在厘米量級左右，無法適應未來密集波分復用(DWDM)系統中光網絡節點的需要。因此，怎樣研制出尺寸更加微小且易于集成的多波長波分復用/解復用器是未來DWDM光通信系統中的重要研究方向。另一方面，目前光子晶體的研究已經成為集成光學研究的熱點之一。這是因為光子晶體有很多優越的特性，例如光子帶隙效應。利用這個特性，許多光通信器件被研究設計，它們具有傳統多波長波分復用/解復用器件所不具備的優越特性。在基于二維光子晶體的波分解復用器中，以光子晶體點缺陷共振構成的四端口和三端口結構已經被廣泛研究。在這種結構中，用點缺陷的單模光子晶體共振微腔作為波長選擇性元件使用。但這種結構為了提高下路效率，普遍需要兩個點缺陷微腔直接或者間接相互作用實現高效率波長下路，兩個點缺陷微腔的共振波長對微腔的結構與其中介質折射率分布極其敏感，導致這些兩光子晶體點缺陷微腔通道下路濾波器結構在現有光刻工藝條件下極難制作。為了克服這個缺點，采用單個光子晶體點缺陷微腔勢在必行，但是采用單微腔結構理論上的下路效率只有不到50％，這無疑在器件使用中顯得下路效率太低。

因此，研究單微腔高效率通道下路濾波器是未來WDM光網絡器件的重要研究內容。

發明內容

為了克服已有單微腔高效率通道下路濾波器的下路效率較低、制作難度較大的不足，本發明提供一種提升下路效率、降低制作難度的基于光子晶體非對易單向波導的高效率通道下路濾波器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于光子晶體非對易單向波導的高效率通道下路濾波器，包括一個光子晶體下路波導和一個用以通過在上層的介質光子晶體中改變某個介質柱的半徑而形成的光子晶體下路微腔，所述一個光子晶體下路微腔與一個光子晶體下路波導連接，所述高效率通道下路濾波器還包括一個用以制光僅僅沿入射的方向流動傳播而不會發生后向反射的光子晶體非對易單向波導，所述光子晶體非對易單向波導由在一種上層為一般介質光子晶體和下層為磁性光子晶體的界面形成，所述光子晶體下路微腔位于光子晶體非對易單向波導和光子晶體下路波導之間。

進一步，所述下層由二維光子晶體由沿x和y方向方形晶格排列的磁性介質圓柱構成。

再進一步，所述上層為高折射率氧化鋁圓柱方形排列在空氣中的光子晶體。

更進一步，所述光子晶體下路波導通過在上層的介質光子晶體中去除一行介質柱而形成。

本發明的有益效果主要表現在：能夠實現光子晶體單點缺陷微腔高效率通道下路，結構簡單，較以前的光子晶體點缺陷微腔結構更易于制作，能夠實現未來光網絡中光子集成回路器件的濾波、路由、開關、調制以及波分復用/解復用等功能。通過設置光子晶體晶格常數的大小，可以自由選定某個共振波長(頻率)在通信窗口1550nm。

附圖說明

圖1為一種光子晶體非對易單向波導。

圖2為圖1光子晶體非對易單向波導和光子晶體下路微腔及波導構成的高效率通道下路濾波器結構。

圖3為該高效率通道下路濾波器的傳輸強度譜。

圖4為在某個波長(頻率)位置時，該通道下路濾波器穩態光波傳播模式圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

參照圖1～圖4，一種基于光子晶體非對易單向波導的高效率通道下路濾波器，包括一個光子晶體下路波導1和一個用以通過在上層的介質光子晶體中改變某個介質柱的半徑而形成的光子晶體下路微腔2，所述一個光子晶體下路微腔2與一個光子晶體下路波導1連接，所述高效率通道下路濾波器還包括一個用以制光僅僅沿入射的方向流動傳播而不會發生后向反射的光子晶體非對易單向波導3，所述光子晶體非對易單向波導3由在一種上層4為一般介質光子晶體和下層5為磁性光子晶體的界面形成，所述光子晶體下路微腔2位于光子晶體非對易單向波導3和光子晶體下路波導1之間。