[發(fā)明專利]一種光子晶體結(jié)構(gòu)的四信道下路濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010720667.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111856656B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張娟;張孟翔
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發(fā)明公開了一種光子晶體結(jié)構(gòu)的四信道下路濾波器，為四方晶格介質(zhì)柱結(jié)構(gòu)的二維光子晶體，其由一個輸入波導、兩個直通輸出波導及兩個方形雙環(huán)結(jié)構(gòu)的諧振腔構(gòu)成。整個結(jié)構(gòu)的介質(zhì)柱材料為相變材料，通過外界誘導兩個方形雙環(huán)結(jié)構(gòu)諧振腔的內(nèi)環(huán)介質(zhì)柱以及上、下耦合介質(zhì)柱到不同的相變態(tài)，可實現(xiàn)滿足粗波分復用光通信系統(tǒng)要求的四信道下路濾波功能。本發(fā)明濾波器相比其它光子晶體結(jié)構(gòu)的四信道下路濾波器的諧振腔個數(shù)減少了一半，除輸入和輸出波導，只需兩個方形雙環(huán)結(jié)構(gòu)的諧振腔，具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小，易于實現(xiàn)和集成的突出特點，且靈活性高、下路輸出波長滿足目前實際應(yīng)用的光通信系統(tǒng)的標稱波長的設(shè)計要求，在未來的光集成系統(tǒng)中具有重要應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種光子晶體結(jié)構(gòu)的四信道下路濾波器，主要應(yīng)用于波分復用通信系統(tǒng)中以實現(xiàn)特定多個波長信號的選擇下路。

背景技術(shù)

波分復用(WDM)技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展極大提高了光通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量與傳輸效率，使人們進入了大容量、低損耗、高速度的通信時代。光學信道下路濾波器作為WDM系統(tǒng)重要的組成部分，可以實現(xiàn)對光信號的復用、解復用功能，在WDM系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用。隨著WDM技術(shù)的進一步發(fā)展，相應(yīng)的對各種光學器件的要求越來越高，設(shè)計實現(xiàn)尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、下路效率及靈活性高的多信道下路濾波器具有越來越重要的意義，其對提高系統(tǒng)集成度、提高系統(tǒng)資源利用率、減小器件冗余等方面具有顯著的作用。

在先技術(shù)[1]，參見Optik,Alipour-Banaei H,MehdizadehF,SerajmohammadiS.2013,124:5964-5967，通過在三角晶格的二維光子晶體中引入四個不同參數(shù)的“X”形諧振腔，實現(xiàn)了四信道光學下路濾波器。下路波長分別為1563.5nm、1566.2nm、1569.7nm以及1572.6nm，平均下路效率為53％，整體結(jié)構(gòu)尺寸約為800μm²。可見該信道下路濾波器下路效率不高，下路波長也不符合實際應(yīng)用的CWDM系統(tǒng)或DWDM系統(tǒng)標稱波長的設(shè)計要求，且由于結(jié)構(gòu)中需要使用四個不同參數(shù)的諧振腔來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復雜，尺寸較大。

在先技術(shù)[2]，參見光學精密工程，沈宏君,劉杰,李婷,李新蘭.2015，23:692-699，通過在三角晶格的二維光子晶體中引入四個內(nèi)部包含六個中心介質(zhì)柱的六邊形諧振腔，通過調(diào)節(jié)四個諧振腔內(nèi)部的六個中心介質(zhì)柱半徑，實現(xiàn)了四個不同波長的信道下路輸出功能，四個諧振波長分別為1581.9nm、1592.3nm、1601.3nm以及1607.3nm，平均下路效率為90％以上，整體結(jié)構(gòu)尺寸約為655μm²。該結(jié)構(gòu)雖然實現(xiàn)了高效率的下路輸出功能，但是實現(xiàn)四信道的下路輸出仍舊需要四個不同參數(shù)的諧振腔，結(jié)構(gòu)復雜。此外，四個下路波長也不符合目前普遍采用的WDM系統(tǒng)，如粗波分復用(CWDM)或密集波分復用系統(tǒng)(DWDM)對傳輸信號波長的具體要求；四個諧振腔實現(xiàn)四信道的下路輸出需要基于加工參數(shù)，即諧振腔內(nèi)部的六個中心介質(zhì)柱半徑的改變，因而不利于實際制備。

在先技術(shù)[3]，參見AppliedOptics，S.Yaw-DongWu,Tien-Tsorng Shih,Jian-JangLee.2009,48：F24-F30，在正方晶格的二維光子晶體中引入四個中心含有九個介質(zhì)柱的方形環(huán)形諧振腔，選擇合適的這四個方形諧振腔內(nèi)部介質(zhì)柱的半徑，實現(xiàn)了1510nm、1530nm、1550nm以及1570nm四個不同波長信號的下路輸出，平均透射率為92％以上，整體結(jié)構(gòu)尺寸約為384μm²。該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)四個信道的下路輸出也需要四個諧振腔，并且實現(xiàn)四信道的下路輸出需要基于加工參數(shù)，即中心九個介質(zhì)柱半徑的改變，因而不利于實際制備。