信号分插复用模块和信号分插复用器制造技术

本发明专利技术涉及一种信号分插复用模块和信号分插复用器，所述信号分插复用模块，包括第一光子晶体、第二光子晶体和第三光子晶体；第一光子晶体、第二光子晶体为磁光材料柱所构成的光子晶体，第三光子晶体为非磁光材料柱所构成的光子晶体；第三光子晶体分别与第一光子晶体、第二光子晶体间形成具有单向导波特性的公共波导、本地波导，第三光子晶体中包含一个由非磁光材料柱所构成的单模缺陷腔；还包括用于产生磁场的磁场发生器。实施本发明专利技术的信号分插复用模块和信号插复用器，由于公共波导和本地波导皆为单向波导，当其通过单模缺陷腔进行耦合时，上、下载效率高；通过改变单模缺陷腔的具体尺寸，对不同的信号进行分插复用，设计简单，拓展性好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种信号分插复用模块和信号分插复用器，所述信号分插复用模块，包括第一光子晶体、第二光子晶体和第三光子晶体；第一光子晶体、第二光子晶体为磁光材料柱所构成的光子晶体，第三光子晶体为非磁光材料柱所构成的光子晶体；第三光子晶体分别与第一光子晶体、第二光子晶体间形成具有单向导波特性的公共波导、本地波导，第三光子晶体中包含一个由非磁光材料柱所构成的单模缺陷腔；还包括用于产生磁场的磁场发生器。实施本专利技术的信号分插复用模块和信号插复用器，由于公共波导和本地波导皆为单向波导，当其通过单模缺陷腔进行耦合时，上、下载效率高；通过改变单模缺陷腔的具体尺寸，对不同的信号进行分插复用，设计简单，拓展性好。【专利说明】信号分插复用模块和信号分插复用器
本专利技术涉及光子晶体领域，更具体地说，涉及一种信号分插复用模块和信号分插复用器。
技术介绍
分插复用技术是光网络通信的一项核心技术。光子晶体结构由于其对光的束缚、调节能力强，其制作的相关器件结构紧凑、设计灵活，可达波长量级，符合器件高度集成的发展需求，因而使用光子晶体制作分插复用器件是一个重要的研发方向。当前采用光子晶体设计的平面分插复用滤波器，按耦合器的种类分主要分为两种，一种是光子晶体微腔，另一种是微环结构。首先提出光子晶体微腔结构的是美国麻省理工的小组，他们提出两种结构:单腔耦合器或双腔耦合器。其中对于单腔耦合器，要想获得良好的滤波性能，必须同时激发单腔的两个不同对称性的简并模，这对于实际材料而言设计复杂、很难实现；相对容易的是双腔耦合器设计，以及后来研究人员引入反射机构(如选择性的反射腔)的方法。不过由于其滤波特性强烈地受到双腔间的相位调制，对设计及制造的要求很高，因此近年来更多的研究采用的是微环结构的耦合器。虽然该类结构理论上可以达到很高的滤波效率，但微环结构也有自身无法消除的辐射损耗和其他限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述光子晶体分插复用器件设计复杂、加工精度要求高，而实际器件的滤波效率不太高的问题，提供一种信号分插复用器和信号分插复用器。本专利技术解决上述问题的方案是，提供一种信号分插复用模块，包括第一光子晶体、第二光子晶体和第三光子晶体；第一光子晶体、第二光子晶体为磁光材料柱所构成的光子晶体，第三光子晶体为非磁光材料柱所构成的光子晶体；第三光子晶体分别与第一光子晶体、第二光子晶体间形成具有单向导波性能的公共波导、本地波导，公共波导、本地波导中信号的传播方向可分别由加在第一光子晶体、第二光子晶体上的磁场方向进行控制。第三光子晶体中包含一个由非磁光材料柱所构成的单模缺陷腔，用于进行信号过滤；还包括用于产生磁场的磁场发生器，磁场发生器产生施加在第一光子晶体和第二光子晶体上的磁场。本专利技术的信号分插复用模块，第一光子晶体和第二光子晶体为正方形晶格点阵结构，第三光子晶体为与第一光子晶体、第二光子晶体的正方形晶格点阵成45°夹角的正方形晶格点阵结构。本专利技术的信号分插复用模块中，第一光子晶体、第二光子晶体使用的材料为磁光材料，包括钇铁石榴石或其它磁光介质，第三光子晶体所使用的材料为非磁光材料，包括铝或其它高折射率材料。本专利技术的信号分插复用模块中，单模缺陷腔所使用的材料为非磁光材料，包括铝或其它高折射率材料。本专利技术的信号分插复用模块中，公共波导为直线型波导。本地波导为折线型波导。本专利技术还提供一种多通道信号分插复用器，包括多个信号分插复用模块，多个信号分插复用模块的第一光子晶体、第二光子晶体、第三光子晶体相同，单模缺陷腔的半径彼此相异，信号分插复用模块的公共波导拼接成一个波导。实施本专利技术的信号分插复用模块和信号分插复用器具有以下的有益效果:首先，由于公共波导和本地波导皆为单向波导，当其通过单模缺陷腔进行耦合时，运用耦合模理论(coupled mode theory)可证明上、下载效率可达100%。其次，由于通过改变单模缺陷腔的具体尺寸，可以对不同的信号进行分插复用，并且各相邻模块间无相互干扰，当需要同时进行多种频率的信号操作时，可以直接将模块进行拼合处理，设计十分简单。最后，同一模块中，通过控制第二光子晶体上的磁场方向，可以选择不同的输出端口。【专利附图】【附图说明】以下结合附图对本专利技术进行说明，其中:图1为本专利技术信号分插复用模块的原理结构图；图2为本专利技术第一实施例的结构示意图；图3为不同半径的单模缺陷腔对应的工作频率；图4为单模缺陷腔中微柱半径为I毫米时的透射特性；图5为公共波导耦合至本地波导的效果示意图；图6为另一则公共波导耦合至本地波导的效果示意图；图7为本地波导耦合至公共波导的效果示意图；图8为另一则本地波导耦合至公共波导的效果示意图；图9为本专利技术第二实施例的结构示意图；图10为本专利技术第二实施例的透射特性；图1la为第二实施例4.66316GHz信号从公共波导耦合至本地波导的传输效果图；图1lb为第二实施例另一则4.66316GHz信号从公共波导耦合至本地波导的传输效果图；图1lc为第二实施例4.6473GHZ信号从公共波导耦合至本地波导的传输效果图；图1ld为第二实施例另一则4.6473GHZ信号从公共波导耦合至本地波导的传输效果图；图12a为第二实施例4.66316GHz信号从本地波导耦合至公共波导的传输效果图；图12b为第二实施例另一则4.66316GHz信号从本地波导耦合至公共波导的传输效果图；图12c为第二实施例4.6473GHZ信号从本地波导耦合至公共波导的传输效果图；图12d为第二实施例另一则4.6473GHZ信号从本地波导耦合至公共波导的传输效果图；图13为多个信号分插复用模块拼接成信号分插复用器的示意图。【具体实施方式】以下结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。如图1所示为本专利技术信号分插复用模块的原理结构图，在两个由磁光材料做成的第一光子晶体100和第二光子晶体200之间引入非磁光材料的第三光子晶体300,第一光子晶体100和第二光子晶体200为磁光材料柱所构成的光子晶体；第三光子晶体300分别与第一光子晶体100、第二光子晶体200间形成具有单向导波性能的公共波导310、本地波导320，第三光子晶体300中包含一个由非磁光材料柱所构成的单模缺陷腔301，通过改变该非磁光材料柱的半径，可以对不同频率的信号进行滤波；信号分插复用模块还包括磁场发生器，用于产生施加在第一光子晶体100、第二光子晶体200上平行于Z方向的控制磁场，控制磁场使信号在公共波导310、本地波导320单向传播。由于无需用磁场控制单模缺陷腔，控制的难度大大降低。如图2所示为本专利技术信号分插复用模块的第一实施例结构示意图，本实施例中，信号分插复用模块包括第一光子晶体100、第二光子晶体200和设置在两者之间的第三光子晶体300，第三光子晶体300与第一光子晶体100、第二光子晶体200之间形成具有单向导波性能的公共波导310和本地波导320。第一光子晶体100、第二光子晶体200、第三光子晶体300均为二维光子晶体。第二光子晶体200与第三光子晶体300间形成的本地波导320，形状为半“回”字形结构，即直线型波导通过两次弯折90°，波导端口位于同侧的折线形波导。这样，通过选择加在第二光子晶体200上的磁场方向，就能够选择耦合到本地波导32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号分插复用模块，其特征在于，包括第一光子晶体、第二光子晶体和第三光子晶体；第一光子晶体、第二光子晶体为磁光材料柱所构成的光子晶体，第三光子晶体为非磁光材料柱所构成的光子晶体；第三光子晶体设置在第一光子晶体、第二光子晶体之间，分别与第一光子晶体、第二光子晶体在交界面处形成具有单向导波特性的公共波导、本地波导，第三光子晶体中包含一个由非磁光材料柱所构成的单模缺陷腔，用于进行信号滤波；还包括用于产生磁场的磁场发生器，磁场发生器产生的磁场施加在第一光子晶体和第二光子晶体上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶科玉，欧阳征标，郑耀贤，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44