[發(fā)明專利]一種可見光區(qū)多光譜雙通道光子晶體濾波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510479980.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN105005107B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鐳;史倩;趙洪信
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安中科晶像光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B5/20
• 分類號(hào): G02B5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光子晶體濾波器，特別是涉及一種可見光區(qū)多光譜雙通道光子晶體濾波器。

背景技術(shù)

光子晶體是由結(jié)構(gòu)單元按照一定排列規(guī)則組合而成的周期結(jié)構(gòu)。按照介質(zhì)排列方式的不同，可分為一維，二維，三維光子晶體。光子禁帶是光子晶體最顯著的特征，波長(zhǎng)處于禁帶范圍的光無法傳播，這個(gè)特性使光子晶體在很多方面有著廣泛的應(yīng)用，例如全方向反射鏡，光子晶體波導(dǎo)，光子晶體光纖，偏振片，濾波器等。投影光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光源有著嚴(yán)格的要求，光源顏色的純度決定著投影畫面色彩的質(zhì)量，為了使光源的色純度更高，需要同時(shí)得到兩個(gè)或者三個(gè)波段的光源，如藍(lán)光428nm-449nm及綠光535nm-590nm，像這種波段固定，各帶寬之間沒有線性關(guān)系的濾波區(qū)域，使用傳統(tǒng)的帶通濾波器無法達(dá)到要求。目前在可見光區(qū)多通帶的光子晶體濾波器研究甚少，設(shè)計(jì)優(yōu)良的光子晶體濾波器用于光學(xué)投影系統(tǒng)例如濾色輪和分色鏡，能夠有效地提高色純度和亮度。

陳燾等（多光譜帶通線性漸變?yōu)V光片的研制，光電工程，2007（34），72-75）設(shè)計(jì)了光譜濾波的多通道濾波器，該種線性濾波器要求中心波長(zhǎng)與通道空間位置呈線性關(guān)系，對(duì)于各通道位置固定且無線性關(guān)系的濾波需求無法滿足。

顧培夫（用于波分復(fù)用系統(tǒng)的多峰干涉濾光片，光子學(xué)報(bào)，2003，32（7）：837～ 839）實(shí)驗(yàn)組制成了用于波分復(fù)用系統(tǒng)的多峰道干涉濾波器，但是這種Fabry-Perot干涉濾光片的濾波通帶很窄，通帶邊緣的陡直度不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可見光區(qū)多光譜雙通道光子晶體濾波器，以使濾波范圍突破以往窄帶多通道濾波器的規(guī)律性濾波。

本發(fā)明的原理在于：在光子晶體中，如果將長(zhǎng)波通光子晶體濾波器與短波通光子晶體濾波器的通帶位置相互疊加組合，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)通帶，調(diào)節(jié)短波通光子晶體濾波器的每層膜厚度，可引起組合后的光子晶體濾波器的通帶位置與寬度的改變。如果用一種結(jié)構(gòu)的Fabry-Perot光子晶體濾波器與短波通光子晶體濾波器疊加組合，就將出現(xiàn)兩個(gè)通帶，同樣，調(diào)節(jié)短波通光子晶體濾波器每層膜厚度，可引起組合后的光子晶體濾波器的通帶位置與寬度的改變，利用這樣的特性可以制備雙通道的光子晶體濾波器。

本發(fā)明的一種可見光區(qū)多光譜雙通道光子晶體濾波器是由Fabry-Perot光子晶體濾波器和短波通光子晶體濾波器兩部分疊加組合而成。具體的，本發(fā)明是由結(jié)構(gòu)為(A/B/B/A)²B’(A/B/B/A)的Fabry-Perot光子晶體濾波器與結(jié)構(gòu)為(yC/xD/yC)ⁿ的短波通光子晶體濾波器疊加組成的，疊加組合后的結(jié)構(gòu)為(A/B/B/A)²B’(A/B/B/A)(yC/xD/yC)ⁿ。

其中，A、B、C和D是構(gòu)成所述多光譜雙通道光子晶體濾波器的材料，B’與B為厚度不同的同種材料；n₁、n₂、n₄、n₅分別為材料A、B、C、D的折射率且需滿足：n₁＞n₂、n₄＜n₅；d₁、d₂、d₃、d₄、d₅分別為材料A、B、B’、C、D的物理厚度且需滿足：d₁=0.1136λ₀／n₁、d₂=0.1136λ₀／n₂、d₃=0.2272λ₀／n₂、d₄=0. 25yλ₀／n₄、d₅=0.125xλ₀／n₅；n為短波通光子晶體濾波器的周期數(shù)，周期數(shù)n為正整數(shù)；λ₀為中心波長(zhǎng)；通過調(diào)整x、y值可改變D、C的物理厚度；x、y為正數(shù)；此時(shí)，整個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)的總層數(shù)為13+3n。

當(dāng)A、B、C、D材料確定，保持周期數(shù)n不變，僅通過調(diào)整x、y值來改變D、C的物理厚度，即可引起組合光子晶體濾波器的帶通位置和帶寬的改變，從而實(shí)現(xiàn)在可見區(qū)同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)不同的濾波通道。