[發(fā)明專(zhuān)利]基于異質(zhì)結(jié)光子晶體耦合腔波導(dǎo)的單纖三向光器件

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711336365.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108008486A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張克非;李順;朱虹茜;黨緒文;王婭欣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/28
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/28;G02B6/293
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于異質(zhì)結(jié)光子晶體耦合腔波導(dǎo)的單纖三向光器件，包括相互連接的第一光子晶體單元和第二光子晶體單元，第一光子晶體單元上設(shè)有一條主波導(dǎo)和兩條下路波導(dǎo)，兩條下路波導(dǎo)分別位于主波導(dǎo)的兩側(cè)，兩條下路波導(dǎo)的軸心線(xiàn)重疊且與主波導(dǎo)的軸心線(xiàn)相互垂直，第二光子晶體單元設(shè)有一條上路波導(dǎo)，上路波導(dǎo)的軸心線(xiàn)與主波導(dǎo)的軸心線(xiàn)重疊，主波導(dǎo)與兩條下路波導(dǎo)之間、主波導(dǎo)與所述上路波導(dǎo)之間分別設(shè)有一個(gè)耦合微腔，三個(gè)耦合微腔內(nèi)分別設(shè)有無(wú)源硅缺陷介質(zhì)柱。本發(fā)明采用異質(zhì)結(jié)型光子晶體材料，實(shí)現(xiàn)多信道濾波；通過(guò)調(diào)整兩微腔中無(wú)源硅缺陷介質(zhì)柱的半徑和偏移量，提高透射率，減小插入損耗，增大目標(biāo)光波透過(guò)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單纖三向光器件，尤其涉及一種基于異質(zhì)結(jié)光子晶體耦合腔波導(dǎo)的單纖三向光器件。

背景技術(shù)

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的需求日益增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的光學(xué)器件已無(wú)法滿(mǎn)足高速發(fā)展的通信網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)代光通信系統(tǒng)中，單纖三向光器件是PON方式FTTH的一個(gè)核心器件，它的性能直接影響到通信質(zhì)量，其主要功能是將波長(zhǎng)為1550nm的模擬CATV信號(hào)、波長(zhǎng)為1490nm的數(shù)字信號(hào)和波長(zhǎng)為1310nm的終端用戶(hù)傳輸信號(hào)耦合進(jìn)一根光纖中，從而實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)融合”業(yè)務(wù)。

目前實(shí)際應(yīng)用中的單纖三向光器件是由分立式元件耦合而成的，具有不易封裝、損耗嚴(yán)重和成本高等缺點(diǎn)，而且尺寸一般為毫米和厘米數(shù)量級(jí)，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足于未來(lái)集成光學(xué)器件發(fā)展。作為一種新興介質(zhì)材料，光子晶體具有高集成、易控制等特點(diǎn)，可靈活控制光的傳輸，被廣泛應(yīng)用于集成光路領(lǐng)域中，特別是光通信用器件的研制，如單纖雙向光器件、單纖三向光器件(Triplexer)和光解復(fù)用器等。

光子晶體是同折射率分布的周期性排列的一種晶格結(jié)構(gòu)，其最根本的特征就是“光子禁帶”(PBG)，即頻率落在禁帶范圍內(nèi)的電磁波均不能通過(guò)光子晶體。利用這一特性，在完整光子晶體中引入點(diǎn)缺陷和線(xiàn)缺陷形成的諧振微腔和波導(dǎo)產(chǎn)生共振耦合，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)光路波長(zhǎng)量級(jí)的控制。

在單纖三向光組件的實(shí)際應(yīng)用中，除要求其具有高度集成的結(jié)構(gòu)外，還需具有處理多個(gè)通信波段的能力。然而目前基于光子晶體的多信道下路濾波器的報(bào)道甚少，所能操作的波長(zhǎng)普遍較為單一，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且對(duì)通信波段仍存在一定的損耗，間接減小了所需光波的透過(guò)率，具體缺陷如下：

1.傳統(tǒng)單纖三向光器件是由分立式元件耦合而成的，集成度相對(duì)較低，加工過(guò)程易產(chǎn)生誤差，從而降低耦合效率，造成損耗嚴(yán)重，器件封裝難度較大，生產(chǎn)效率低，存在濾波片易刮花等問(wèn)題，廢品率及成本較高，不適用于未來(lái)光子集成的發(fā)展；

2.由于不同介質(zhì)的介電常數(shù)比、晶格結(jié)構(gòu)、介質(zhì)填充比等材料參數(shù)設(shè)計(jì)的不合理，導(dǎo)致光子禁帶較窄，所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ范圍部分滿(mǎn)足通信波段范圍，使得濾波頻段較為單一，不能滿(mǎn)足復(fù)用系統(tǒng)的要求；

3.微腔的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及與波導(dǎo)的耦合容易造成部分光波能量的損耗，存在基于光子晶體微環(huán)結(jié)構(gòu)的濾波器設(shè)計(jì)方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且這種結(jié)構(gòu)容易在環(huán)區(qū)拐彎的地方激發(fā)起其他模式，從而降低濾波器下路效率，增大了損耗，減小了透過(guò)率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、透過(guò)率高、插入損耗小、隔離度高的基于異質(zhì)結(jié)光子晶體耦合腔波導(dǎo)的單纖三向光器件。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：