[發明專利]一種光子晶體結構的四信道下路濾波器

有效

• 申請號: 202010720667.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111856656B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 張娟;張孟翔
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種光子晶體結構的四信道下路濾波器，其特征在于：其基本結構采用四方晶格介質柱類型的二維光子晶體，其由一個輸入波導(1)、兩個直通輸出波導以及兩個方形雙環結構的諧振腔構成，所述兩個直通輸出波導包括上輸出波導(2)和下輸出波導(3)，兩個方形雙環結構的諧振腔包括第一諧振腔(4)和第二諧振腔(5)，第一諧振腔(4)和第二諧振腔(5)設置于上輸出波導(2)和下輸出波導(3)之間。

2.根據權利要求1所述光子晶體結構的四信道下路濾波器，其特征在于：其整體結構的介質柱材料為相變材料，通過外界誘導兩個方形雙環結構諧振腔的內環介質柱以及上、下耦合介質柱到不同的相變態，同時選擇晶格常數、背景介質柱折射率和半徑以及兩個方形雙環結構諧振腔的內環介質柱、上、下耦合介質柱和散射介質柱的半徑，形成粗波分復用光通信系統的四信道下路濾波結構。

3.根據權利要求1所述光子晶體結構的四信道下路濾波器，其特征在于：所述輸入波導(1)通過在輸入端口沿水平陣列方向連續移除多個介質柱構成，其末端不構成通路；所述上輸出波導(2)和下輸出波導(3)分別位于輸入波導(1)的上、下兩側，并通過沿水平陣列方向連續移除整個陣列的介質柱，從而構成兩個方向均為通路的直通輸出波導。

4.根據權利要求1所述光子晶體結構的四信道下路濾波器，其特征在于：所述方形雙環結構的第一諧振腔(4)位于輸入波導(1)和上輸出波導(2)之間；方形雙環結構的第二諧振腔(5)位于輸入波導(1)和下輸出波導(3)之間；方形雙環結構的第一諧振腔(4)和第二諧振腔(5)在水平方向的位置不相同。

5.根據權利要求1所述光子晶體結構的四信道下路濾波器，其特征在于：方形雙環結構的第一諧振腔(4)和第二諧振腔(5)均由內、外兩個排列成方形形狀的介質柱排布結構構成；

外方形形狀的介質柱排布結構在四個角的內部位置，分別存在一個橢圓形狀的介質柱，作為散射介質柱；

外方形形狀的介質柱排布結構中，除位于最外面四個拐角的介質柱外，其他水平方向的介質柱形狀也為橢圓，作為上耦合介質柱和下耦合介質柱；

內、外兩個排列成方形形狀的介質柱排布結構之間不相臨，至少間隔一排介質柱，形成了一個環形腔，作為諧振腔的外環；

內方形形狀的介質柱排布結構內部無介質柱，形成了另一個環形腔，作為諧振腔的內環，從而構成了雙環結構的諧振腔；

散射介質柱的長、短軸與水平和豎直方向不重合，呈設定的夾角；上、下耦合介質柱的長、短軸分別與水平和豎直方向相重合；內方形形狀的介質柱排布結構，其介質柱間距不大于外方形形狀的介質柱排布結構的介質柱間距。

6.根據權利要求1所述光子晶體結構的四信道下路濾波器，其特征在于：所述第一諧振腔(4)和第二諧振腔(5)的內環介質柱與外環介質柱折射率不相同；第二諧振腔(5)中的上、下耦合介質柱的折射率也不相同；第一諧振腔(4)的內環介質柱折射率與第二諧振腔(5)的內環介質柱折射率不相同；第一諧振腔(4)的上、下耦合介質柱折射率與第二諧振腔(5)的上、下耦合介質柱折射率也不相同；制備時，選擇所有位置的介質柱材料為相變材料，基于介質柱材料的相變特性，通過外界誘導兩個諧振腔的相關介質柱到不同的相變態，來實現所需的介質柱折射率。

7.根據權利要求1-6中任意一項所述光子晶體結構的四信道下路濾波器，其特征在于：通過選擇晶格常數、背景介質柱折射率和半徑、第一諧振腔(4)和第二諧振腔(5)的相關介質柱折射率和半徑，以及第一諧振腔(4)和第二諧振腔(5)的水平方向的位置，同時實現滿足CWDM光通信系統下路波長大小和波長間隔要求的四個波長的下路輸出，同時具有高的下路效率。