[發明專利]一維光子晶體多通道濾波器及其制備方法

在審

• 申請號: 201410207277.1
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104007509A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 李萍;楊靜波;楊曉利;張蘭蘭;宋霄薇;雷茂生;張瑞
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/13
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及一種光子晶體濾波器，具體地說是一維光子晶體多通道濾波器及其制備方法。

背景技術

在現代信息社會中，隨著技術的不斷發展，需要傳輸的信息量的不斷增加，現代光通信器件朝著高容量、大寬帶、集成化、小型化方向發展，密集波分復用（DWDM）技術的迅速實用化，為高速率，大容量信息的長距離運輸提供了易于實現的方式。光波分復用（WDM）技術是能將不同波長的光信號組合（合波）起來傳輸，又能將光纖中組合傳輸的光信號分開（分波）送入不同的通信終端或指定光纖的一種光學技術。目前實現光信號的WDM技術有很多，這些方法或者是系統體積大而復雜，或者性能不夠理想，難以滿足日益發展的WDM技術要求。

近年來出現了一種新的人工材料--光子晶體，利用其光子帶隙特征可以設計出體積更小的波長濾波器。現已設計出基于Fabry-Perot效應的光子晶體多通道濾波器，其缺點是在工作頻帶以外的區域會存在大量的無用通道；也有9基于多個缺陷的光子晶體多通道濾波器，但這些結構都存在設計難度高，通道性能不易控制的問題。

本發明采用一維光子晶體梳狀多通道結構，克服了上述光子晶體濾波器的問題，可以很方便的實現多通道濾波。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種一維光子晶體多通道濾波器及其制備方法，該濾波器解決了現有的濾波器與光通訊系統耦合困難、結構復雜、濾波范圍小的缺點，滿足光通信系統中波分復用技術對器件的要求。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一維光子晶體多通道濾波器，包括光學基片和鍍在光學基片一面的光子晶體膜，所述的光子晶體膜由若干交替鋪設的重復單元層構成，每個重復單元層均由依次鋪設的第一基礎單元和第二基礎單元構成，所述的第一基礎單元和第二基礎單元均依次由一層硫化鋅層和一層氟化鎂層構成，且第二基礎單元中各層的厚度大于第一基礎單元中各層的厚度，所述第一基礎單元中硫化鋅層和氟化鎂層的厚度分別為190nm和240nm，第二基礎單元中硫化鋅層和氟化鎂層的厚度分別為261nm和404nm。

一維光子晶體多通道濾波器的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：加工一個半徑為6mm的圓形光學基片，對光學基片雙面和立邊進行拋光處理；

步驟2：采用酸性清洗液和去離子水分別對光學基片表面進行清潔處理，然后將光學基片放置于熱板上進行烘干，熱板溫度設置為65℃，烘干時間為10分鐘；

步驟3：將光學基片放入真空鍍膜機中，在光學基片的上表面鍍一層硫化鋅膜，鍍膜厚度為190nm，鍍膜后干燥冷卻30分鐘；然后在光學基片上硫化鋅膜的上方鍍一層氟化鎂膜，鍍膜厚度為240nm，鍍膜后干燥冷卻30分鐘；在氟化鎂膜上方再鍍一層厚度為261nm的硫化鋅膜，鍍膜后干燥冷卻30分鐘；然后在硫化鋅膜的上方再鍍一層厚度為404nm的氟化鎂膜，鍍膜后干燥冷卻30分鐘，所鍍的兩層硫化鋅膜和兩層氟化鎂膜構成一個重復單元層；

步驟4：按照步驟3的方法重復鍍膜，直至重復單元層的個數等于所要制備的濾波器的通道個數加1。

本發明的有益效果是：首先，本發明提供的的一維光子晶體多通道濾波器利用光子晶體的光子帶隙特性，即頻率和能量處于禁帶內的光子在光子晶體內部完全被禁止，因此其性能遠優于普通的光濾波器，阻帶區對透過光的抑制可以容易地達到30dB以上，且帶阻邊沿的陡峭度可以做到接近于90°。其次，由于本發明中的光子晶體都是使用對光波幾乎沒有損耗的介質材料制成的，所以對通過波段的光波的損耗非常小。另外，在該一維光子晶體多通道濾波器中，適當調節各介質層的厚度參數可以得到任意通道的波分復用濾波器，各個透過峰的透射率均可接近100%。因此，比起一維光子晶體引入缺陷層的濾波器、二維的光子晶體多通道濾波器和傳統濾波器，本發明結構簡單，方便加工，更易于與光纖耦合，無機械運動，調諧范圍大，成本低，能大大對通訊系統進行擴容，滿足光通信系統中波分復用技術對器件的要求，這些都是二維的光子晶體多通道濾波器和傳統濾波器所無法比擬的優勢。

附圖說明

圖1為本發明復周期光子晶體模型示意圖；

圖2為周期為九時形成的八通道仿真圖；

圖3為周期為十七時形成的十六通道仿真圖；?

圖中標記：1、第一基礎單元；2、第二基礎單元。

具體實施方式