本发明专利技术提供了一种基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置，属于微纳光学通信技术领域。本发明专利技术利用在金属-介质-金属结构中相邻界面上的表面等离子体激元会发生耦合的特性，实现了三波导耦合双方形谐振腔的解复用的装置。通过调节两个方形谐振腔的大小以及波导与谐振腔之间的耦合距离，得到与入射光波或电磁波端口同侧的反射而出的共振波长，以此来达到解复用的效果。本发明专利技术利用方形谐振腔来达到解复用的效果，解复用装置制作简单，便于集成，且光波或电磁波能够在非常窄的通道内进行高效的传播，解复用效果较好，且反射得到的共振波长稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳光学通信
，具体涉及一种基于add-drop型波导结构的金属-介质-金属(MIM)材料器件，利用表面等离子体激元的三波导耦合双方形谐振腔构成的一种具有波分解复用功能的装置。
技术介绍
在这个信息高速发展的21世纪，人们越来越依赖于通信技术的改革与发展。未来的通信业也将向高速化、集成化以及安全化等方面不断发展。由于电子的传输速度低，所以电子器件的处理速度无法达到光速的程度；光子的传输速度快，但是衍射极限的限制使得集成光子器件的发展受到了制约。表面等离子体激元便是这样一种可以高速传播信息的良好载体，由于光波或电磁波入射到金属表面时，使得金属表面的自由电子发生集体震荡，光波或电磁波与金属表面震荡的自由电子发生耦合而形成一种沿着金属表面传播的近场电磁波。在这种相互作用的影响下，表面等离子体激元不仅具备了光子学的速度，而且也具备了电子学的尺度。同时表面等离子体激元的强局域性，以及能够突破衍射极限等优点，使得在亚波长的结构中可以对光进行约束操作，使得表面等离子体激元器件成为新一代的光学集成器件。1997年，Little等人就提出了add-drop波导耦合微环腔的耦合系统，用以实现通信通道的滤波。在这个方案中，两个平行波导构成add-drop结构，分别作为add端口和drop端口。Add端口波导耦合微环腔作为输入端，同时微环再与drop端波导耦合作为输出端，从而实现了滤波的作用。在2004年，H.Rokhsari等人将两根光纤同时与一个微芯环腔耦合，实现了光的上行下载功能，同时获得了高Q值的微腔，在实验上验证了add-drop波导耦合谐振腔的实用性。从1968年以来，表面等离子体激元被Otto等人利用衰减全反射的方法通过棱镜结构实现以来，其概念随之逐渐完善，进而成为该领域的研究热点。通过改变金属表面的结构，研究者们逐渐发现一些表面等离子体激元的新的特性，使得表面等离子体激元的应用进一步扩大。2011年，北京大学的周治平小组提出了基于等离子体的槽腔带通滤波器设计方法。通过改变输出波导的位置，以及调整槽腔的长宽和耦合距离，较为灵活地实现了滤波器的带通性能，而该带通滤波器也将会在纳米尺度等离子体集成电路中有很好的应用。同年4月，该小组又公开了《基于排列的等离子体槽腔的解复用装置》。在之前的基础上排列槽腔，通过控制槽腔的长宽以及耦合距离来控制输出的波长值，使得该装置在光计算和光通信中有很好的应用，特别是在纳米尺度的波分多路解复用中。2012年，湖南大学王玲玲等人公开了一种《基于矩形谐振腔MIM波导结构的表面等离子体带阻滤波器》，提出了利用矩形谐振腔实现滤波的方法。目前基于表面等离子体激元的add-drop滤波器的研究较少，而对基于表面等离子体激元的add-drop波导耦合方形谐振腔的研究更是空白。金属-介质-金属(metal-insulator-metal,简称MIM)结构是形成表面等离子体激元的基础，当两个金属—介质界面挨的足够近时，两个相临界面上的表面等离子体激元会发生耦合，从而形成金属—介质—金属表面等离子体激元波导。这种波导有很强的光局域性，能够将表面等离子体激元局限在介质区域内，在宽谱范围内也能高速传播很远的距离。不仅如此，MIM结构也具有许多显著的优点，例如，它易于加工制作，不仅能够利于实现光路的超小化及超高密度集成化，还能使光在非常窄的通道内进行高效传播。所以说，在未来的光集成线路中，基于MIM波导结构的光学器件在光信息传播和处理中将具有广阔前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置，以填补了基于add-drop波导耦合方形谐振腔研究的空白。本专利技术以双波导耦合方形谐振腔的add-drop滤波器为基础，实现了三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置，通过调节谐振腔的大小和波导与谐振腔的耦合强度来实现波分解复用的效果。本专利技术的基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置，包括三个波导与两个方形谐振腔，第一波导和第二波导与第一方形谐振腔耦合，第一波导和第三波导与第二方形谐振腔耦合。标记第一波导的左右两个端口分别为Port1和Port2，标记第二波导的左右两个端口分别为Port41和Port31，标记第三波导的左右两个端口分别为Port42和Port32；电磁波或光波从端口Port1输入，分别与第一方形谐振腔、第二方形谐振腔耦合，之后分别从端口Port41、端口Port42反射而出，从端口Port2透射而出，得到两种不同的中心波长。本专利技术的优点和积极效果在于：(1)本专利技术填补了波导耦合方形谐振腔研究的空白，实现了基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔结构的解复用装置；(2)本专利技术的解复用装置制作简单，便于集成，且光波或电磁波能够在非常窄的通道内进行高效的传播，反射得到的共振波长稳定，解复用效果较好。附图说明图1是本专利技术的基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置的三维结构图；图2是本专利技术的基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置的二维结构图；图3是本专利技术解复用效果的具体展示反射谱图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。在金属-介质-金属结构中，当两个金属-介质界面足够接近时，表面等离子体激元就会发生耦合，形成金属-介质-金属表面等离子体激元波导，将光局限在介质区域中。而表面等离子体激元能够突破衍射极限的特性，使得它在亚波长的结构中可以对光进行约束操作。基于此，本专利技术提出了基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔结构的解复用装置。在双波导耦合方形谐振腔结构中，电磁波或光波从其中一个端口输入，表面等离子体激元在波导中被激发产生，与方形谐振腔发生耦合，从而使得电磁波或光波主要从与入射端口同侧的另一端口输出，从而实现了简单的滤波作用。随着方形谐振腔的增大，输出的共振波长值会随之发生红移；同时，随着耦合距离增大，共振波长会随之发生蓝移并且耦合距离越大，反射而出的共振波长越少。所以当谐振腔的大小发生变化时，或者是谐振腔与波导之间的耦合距离发生变化，共振波长的输出都会受到一定的影响。基于这一双波导耦合方形谐振腔装置的特点，本专利技术提出三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置。通过调节两个方形谐振腔的大小，以及三波导和方形谐振腔之间的耦合距离，来控制输出的共振波长，从而实现对输入光波或电磁波的解复用。本专利技术的核心在于波导耦合方形谐振腔。本专利技术以双波导耦合方形谐振腔的add-drop本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于add‑drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置，其特征在于，包括三个波导与两个方形谐振腔，第一波导和第二波导与第一方形谐振腔耦合，第一波导和第三波导与第二方形谐振腔耦合。
【技术特征摘要】
1.一种基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置，其特征在于，包括三
个波导与两个方形谐振腔，第一波导和第二波导与第一方形谐振腔耦合，第一波导和第三波
导与第二方形谐振腔耦合。
2.根据权利要求1所述的基于add-drop型的三波导耦合双方形谐振腔的解复用装置，其
特征在于，所述的解复用装置中，标记第一波导的左右两个端口分别为Port1和Port2，标记
第二波导的左右两个端口分别为Port41和Port31，标记第三波导的左右...
【专利技术属性】
技术研发人员：王川，王铁军，耿晓梦，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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