一种一维光子晶体滤波器制造技术

本发明专利技术实施例提供一种一维光子晶体滤波器，所述光子晶体滤波器的结构为(AB)

One dimensional photonic crystal filter

【技术实现步骤摘要】
一种一维光子晶体滤波器
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种一维光子晶体滤波器。
技术介绍
由于在光子晶体中存在可调节的光子带隙，如果在完整的一维光子晶体周期性排列中引入缺陷层，在存在的电磁波禁带中就会出现带宽极窄的高强度透射模态，这被称为光子晶体的“光谱挖孔”现象。现有技术中通过在SiO2和TiO2组成的以为光子晶体中的SiO2中掺杂Er3+和Yb3+离子制备的谐振腔，可使在980mm出光致发光波长的光增加25倍。还有一种以Si和ZnS为介质材料的具有缺陷一维光子晶体结构的密集波分复用仪计，经过计算，该结构在1539.97nm处的缺陷模宽度只有0.4nm。一维光子晶体优异的滤波特性在光通信方面具有广泛的应用前景。如今很多学者已经依据光子晶体的滤波特性提出了其具有在光学谐振腔、光学反射镜、光学滤波器以及光子晶体光纤等通信方面的应用前景。现有的一维光子晶体滤波器透射率较高，导致信号在传播时损耗较大，不容易对信号进行还原。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术实施例提供一种一维光子晶体滤波器。本专利技术实施例提供一种一维光子晶体滤波器，所述光子晶体滤波器的结构为(AB)n(BA)n，A表示Si，B表示AL2O3，n表示(AB)结构和(BA)结构的周期数，对于任一中心波长，材料A的折射率和材料B的折射率根据麦克斯韦方程计算得到，材料A的物理厚度根据所述材料A的折射率和所述任一中心波长确定，材料B的物理厚度根据所述材料B的折射率和所述任一中心波长确定。优选地，所述材料A的物理厚度根据所述材料A的折射率和所述任一中心波长确定，材料B的物理厚度根据所述材料B的折射率和所述任一中心波长确定，具体包括：其中，nA为材料A的折射率，nB为材料B的折射率，dA为材料A的物理厚度，dB为材料B的物理厚度，λ表示所述任一中心波长。优选地，所述任一中心波长为1310nm，nA＝3.5，nB＝1.65，n＝5,dA＝93.57nm,dB＝198.48nm，nA为材料A的折射率，nB为材料B的折射率，dA为材料A的物理厚度，dB为材料B的物理厚度。优选地，所述光子晶体滤波器对任一入射波的反射系数和透射系数如下：其中，r表示反射系数，t表示透射系数，m11表示所述光子晶体滤波器的特征矩阵第一行第一列的元素，m12表示所述光子晶体滤波器的特征矩阵第一行第二列的元素，m21表示所述光子晶体滤波器的特征矩阵第二行第一列的元素，m22表示所述光子晶体滤波器的特征矩阵第二行第二列的元素，pA表示所述光子晶体滤波器左侧接触的外界环境系数，pB表示所述光子晶体滤波器右侧接触的外界环境系数。优选地，所述光子晶体滤波器的反射率和透射率如下：R＝|r|2，其中，R表示所述反射率，T表示所述透射率。优选地，所述光子晶体滤波器的特征矩阵如下：其中，M(Zi)表示所述光子晶体滤波器第i个单层膜的特征矩阵，M(ZN)表示所述光子晶体滤波器的特征矩阵，γ表示所述任一入射波的波长，ε为介质的介电常数，μ为磁导率，θ为所述任一入射波传输到所述光子晶体滤波器是的入射角，Zi表示所述任一入射波在第i个单层膜的传输距离。本专利技术实施例提供一种一维光子晶体滤波器，该光子晶体滤波器在中心波长处的透射率较高，在其他波长处的反射率较高，因此，该光子晶体滤波器的禁带特性很好，波长在禁带范围内的光线都不能通过，且透射带宽极窄，从而信号在该光子晶体滤波器中传输时损耗较低，在长距离传输过程中，该光子晶体滤波器比较适用于还原信号。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种一维光子晶体滤波器的结构示意图；图2为本专利技术实施例中光线垂直入射光子晶体滤波器的仿真结果图；图3为本专利技术实施例中1310nm中心波长处的反射透射谱仿真图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种一维光子晶体滤波器的结构示意图，如图1所示，该光子晶体滤波器的结构为(AB)n(BA)n，A表示Si，B表示AL2O3，n表示(AB)结构和(BA)结构的周期数，对于任一中心波长，材料A的折射率和材料B的折射率根据麦克斯韦方程计算得到，材料A的物理厚度根据所述材料A的折射率和所述任一中心波长确定，材料B的物理厚度根据所述材料B的折射率和所述任一中心波长确定。需要说明的是，中心波长往往出现在光学或无线电学上，在应用上，无法产生只具有单一波长的电磁波，即使是纯度最高的激光，也有一定的波长分布范围，如果需要产生某中心波长为1550nm的激光，但是实际的得到的激光的波长分布范围也许是1549nm-1551nm的。本专利技术实施例提出了一种一维光子晶体滤波器，该滤波器的结构和材料都是新的，该滤波器的结构为(AB)n(BA)n，该滤波器由n个(AB)结构单元和n个(BA)结构单元组成，n个(AB)结构单元和n个(BA)结构单元依次紧密连接构成光子晶体滤波器，因此，光子晶体滤波器关于在第n个(AB)结构单元处对称。具体地，本专利技术实施例中，A代表的材料为Si，B代表的材料为Al2O3，nA、nB分别代表材料A、材料B的折射率，dA、dB分别代表材料A、材料B的物理厚度，n表示(AB)结构单元和(BA)结构单元的周期数。针对不同中心波长信号的光子晶体滤波器，该光子晶体滤波器中(AB)结构单元和(BA)结构单元的周期数、每种材料的物理厚度也会不一样，本专利技术实施例中，首先根据麦克斯韦方程计算出材料A和材料B的折射率，然后根据每种材料的折射率和该光子晶体滤波器针对的中心波长，计算出每种材料的物理厚度。按照上述方法，设计出针对不同中心波长的光子晶体滤波器，并对针对多种不同中心波长的光子晶体滤波器进行仿真，仿真结果表明，该光子晶体滤波器在中心波长处的透射率达到99％以上，并且，在中心波长量测的透射率很低，因此，该光子晶体滤波器满足激光通信中超窄带滤波器的要求，具有相对较窄的透射带宽，使得信号在通过该光子晶体滤波器时，损耗较少，方便对信号进行还原。在上述实施例的基础上，优选地，所述材料A的物理厚度根据所述材料A的折射率和所述任一中心波长确定，材料B的物理厚度根据所述材料B的折射率和所述任一中心波长确定，具体包括：其中，nA为材料A的折射率，nB为材料B的折射率，dA为材料A的物理厚度，dB为材料B的物理厚度，λ表示所述任一中心波长。具体地，本专利技术实施例给出了材料A的物理厚度和材料B的物理厚度的具体计算方法，该方法为经典光学的计算方法，是通信领域中经常用到的方法。在上述实施例的基础上，优选地，所述任一中心波长为1310nm，nA＝3.5，nB＝1.65，n＝5,dA＝93.57nm,dB＝198.48nm。具体地，当该光子晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一维光子晶体滤波器，其特征在于，所述光子晶体滤波器的结构为(AB)

【技术特征摘要】
1.一种一维光子晶体滤波器，其特征在于，所述光子晶体滤波器的结构为(AB)n(BA)n，A表示Si，B表示AL2O3，n表示(AB)结构和(BA)结构的周期数，对于任一中心波长，材料A的折射率和材料B的折射率根据麦克斯韦方程计算得到，材料A的物理厚度根据所述材料A的折射率和所述任一中心波长确定，材料B的物理厚度根据所述材料B的折射率和所述任一中心波长确定。2.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述材料A的物理厚度根据所述材料A的折射率和所述任一中心波长确定，材料B的物理厚度根据所述材料B的折射率和所述任一中心波长确定，具体包括：其中，nA为材料A的折射率，nB为材料B的折射率，dA为材料A的物理厚度，dB为材料B的物理厚度，λ表示所述任一中心波长。3.根据权利要求1所述滤波器，其特征在于，所述任一中心波长为1310nm，nA＝3.5，nB＝1.65，n＝5,dA＝93.57nm,dB＝198.48nm，nA为材料A的折射率，nB为材料B的折射率，dA为材料A的物理厚度，dB为材料B的物理厚度。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：司伟康，
申请(专利权)人：武汉敏芯半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42