[發明專利]一種基于Cantor光子晶體的多通道濾波器

在審

• 申請號: 202110983044.0
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN114185115A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉芳梅
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02F1/01
• 代理公司: 咸寧鴻信專利代理事務所(普通合伙) 42249
• 代理人: 劉喜

本發明提供了一種基于Cantor光子晶體的多通道濾波器，屬于光學技術領域。包括若干第一電介質層和若干第二電介質層，記第一電介質層為A、第二電介質層為B，所述Cantor光子晶體中各第一電介質層、第二電介質層的排列規則為：S₀＝A，N＝0；S₁＝ABA，N＝1；S₂＝ABABBBABA，N＝2；S_N＝S_N?1(3B)^N?1S_N?1，N≥3，其中S_N表示序列的第N項，N為整數，表示序列的序號；第一電介質層和第二電介質層為兩種折射率不同的均勻電介質；第一電介質層和第二電介質層的厚度分別為各自折射率對應的1/4光學波長。本發明可被用于多通道光子濾波器。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，涉及一種基于Cantor光子晶體的 多通道濾波器。

背景技術

根據濾波器的幅頻特性，可以將濾波器分為帶通、帶阻、低 通和高通四種類型。但是在多信道通信中，需要對多個分離的單 一頻率進行濾波，這就需要用到多通道濾波器。在光纖通信系統 中，可以采用波分復用技術來提高信道的容量。這就需要用到光 波分復用器。傳統的光波分復用器是通過調控光纖光柵的空間周 期的來實現對信道的濾波和分離。人造光子晶體的出現，為波分 復用技術中的多通道濾波器提供了新的方案。

將兩種折射率不同的電介質在空間排列，形成周期性結構， 就可以構成一維、二維或三維光子晶體。光子晶體的能帶結構可 以實現對光波的全透射和全反射。如果在光子晶體中插入缺陷， 則在能帶中就會出現單一的缺陷模。一般地，當入射光波長等于 缺陷模時，便形成共振輸出。此時透射率極大，而反射極小。這 是因為光子晶體對缺陷模的電場局域性，使得共振加強。

研究表明，非周期光子晶體也具有能帶結構，只是非周期光 子晶體比周期性光子晶體的有序性低。然而，重要的是，非周期 光子晶體中存在天然的缺陷層。因此，常將非周期光子晶體用于 獲得共振缺陷模。另外，準周期光子晶體的有序性位于周期性光 子晶體和非周期光子晶體之間，因此，在準光子晶體中，既可以 得到多個較強的共振缺陷模，而且模的數量和位置可以通過增加 準光子晶體的序數來方便地調控。

在數學上，Cantor序列是一種準周期序列，其對應的Cantor 光子晶體是一種準周期光子晶體。在Cantor光子晶體中，存在一 系列的透射模。這些透射模是由于不同的光波在缺陷層中共振形 成的。隨著序列序號的增加，缺陷模的數量呈幾何級數增加，并 且，這些缺陷模具有自相似特性。因此，也將這種現象叫光學分 形效應，對應的共振模叫光學分形態。可以將光學分形態應用于 多通道光濾波器中，信道的數量可以通過Cantor序列序號來控制， 信道的位置可以通過光波的入射角來靈活調控。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在的上述問題，提供一種 基于Cantor光子晶體的多通道濾波器，本發明所要解決的技術問 題是提供一種可被用于多通道光子濾波器的光子晶體結構。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：一種基于Cantor 光子晶體的多通道濾波器，其特征在于，包括若干第一電介質層 和若干第二電介質層，記第一電介質層為A、第二電介質層為B， 所述Cantor光子晶體中各第一電介質層、第二電介質層的排列規 則為：S₀＝A，N＝0；S₁＝ABA，N＝1；S₂＝ABABBBABA，N＝2； S_N＝S_N-1(3B)^N-1S_N-1，N≥3，其中S_N表示序列的第N項，N為整數， 表示序列的序號；第一電介質層和第二電介質層為兩種折射率不同的均勻電介質；第一電介質層和第二電介質層的厚度分別為各 自折射率對應的1/4光學波長。

進一步的，所述第一電介質層為二氧化硅；所述第二電介質 層為硅。