一维光子晶体窄带滤波器的设计

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波分复用很好的解决了光行业传送信息急剧增长的问题。光子晶体滤波器相较传统应用于解复用的滤波器而言,结构更简单、光损耗更小、更易于集成,在光学滤波方面有着良好的前景。目前光子晶体主要通过电光、磁光效应来实现窄带滤波,然而这种方式调谐性差、透射率低、制备工艺困难。基于这类光子晶体的局限性,本文提出了应用于波分复用1550nm窗口窄带滤波的一维镜像、叠层光子晶体和超窄带滤波的缺陷层光子晶体,主要内容如下:(1)基于电磁波在介质中的运动规律,利用Transfer Matrix法探究多层薄膜禁带形成原理,推导出了一维简单周期性和镜像光子晶体的透过率和禁带宽度。(2)设计了应用于波分复用1550nm窗口窄带滤波的一维镜像光子晶体(AB)N(BA)N和叠层光子晶体(AB)N(A1 B1N,进行了仿真模拟,研究了不同参数对其滤波性能的作用。结果表明,改变膜层周期数、介质材料和厚度能够改变镜像光子晶体窄带窗口的位置和窄带透射率以及半带宽;改变入射角能够使镜像和叠层光子晶体的TE波和TM波发生分散,从而实现偏振光的滤波。(3)本课题制备了镜像光子晶体薄膜,测试结果表明,样品在1350-1700nm(除了1551.4nm)透射率小于1%,在1551.4nm处的透射率为92.727%,相对带宽为0.0058,在近红外波段窄带滤波有着很好的应用前景。(4)设计了应用于波分复用系统1550nm窗口超窄带滤波的缺陷层光子晶体(AB)N D(AB)N,探讨了不同参数对晶体窄带滤波性能的影响,为波分复用的近红外超窄带滤波拓展了新的思路。
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