一种信道分插滤波器，包含第一和第二２Ｄ光子晶体，并且第一２Ｄ光子晶体包含由线缺陷构成的第一波导和由点缺陷构成的第一谐振腔，第一谐振腔的作用是从第一波导抽出特定波长的光线并将其射出到第一光子晶体之外，并且第二２Ｄ光子晶体包含具有实质上与第一波导相同特性的第二波导；以及具有实质上与第一谐振腔相同特性的第二谐振腔。第一和第二波导是光串联的，以便具在第一２Ｄ光子晶体的主面和第一波导内的光线的电场矢量形成一个任意角度α，而第二２Ｄ光子晶体的主面和第二波导内的光线的电场矢量形成一个角度α＋（π／２）。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用光子晶体的信道分插滤波器和信道监视器，并且特别涉及此种信道分插滤波器和信道监视器对偏振波的适应性的改进。应该理解，在本说明书中术语“光”的含义也包括波长比可见光波长或长或短的电磁波。
技术介绍
随着近几年波分复用光通信系统的发展，光学器件，如分插滤波器(add/drop filter)、信道滤波器和信道监视器的重要性正在增加。此外，正在追求这些类型的光学器件的微型化。比如，如果对光学通信系统中的每个光学放大器/转发器提供波长监视器，则波长监视器将必须安装在光学转发器平台上。但因为现在正在使用的波长监视器很大，将其安装于平台上在物理上是不可能的。于是，由于需要使光学器件小型化，就尝试使用光子晶体(photonic crystal)来发展非常小尺寸的光学器件。特别是，使用光子晶体能够通过采用人工周期结构实现极小尺寸的光学器件，在此种结构中可在母材中以人工方式赋予类似晶格的周期的超密集折射率分布。光子晶体的一个重要的特点是光子带隙的存在。利用具有三维的折射率周期变化(3D光子晶体)的光子晶体，可以形成在每个方向都禁止光传输的完全带隙。利用这些晶体的可能性包括光的局部限制、自发射控制以及波导的形成(藉助线缺陷)，其中可预期能够实现超小型光子集成电路。同时，对具有二维周期性折射率分布结构(2D光子晶体)的光子晶体的使用的研究正不断发展，因为制作此晶体相对容易。在2D光子晶体中形成一个折射率具有周期性的结构，例如，可通过将高折射率板材(通常称为“条板”(slab))掏空形成的空气柱排列成为方形晶格(lattice)或者三角形晶格的几何形状而形成。另一种方法是这一结构可通过在低折射率材料中将由高折射率材料制作的条柱排列成为2D晶格几何形状而形成。从这种折射率周期变化的结构可产生光子带隙，能使光传输是沿着要控制的共面方向(与条板的两个主面都平行)上进行。比如，可通过在折射率周期变化的结构中引入线缺陷而制作波导。(比如，参考Physical Review B，Vol.62，2000，PP.4488-4492)。图5以倾斜示意图方式示出了在日本公开特许公报No.2001-272555中公开的信道分插滤波器。(在本申请附图中同样的标号表示相同或等效的部件)。图5的信道分插滤波器示出一个配置于条板1上的2D光子晶体，其包括在2D三角形晶格顶点处形成的直径相同的圆柱形通孔2(通常充满空气)。在此种2D光子晶体中光在条板1的共面方向上的传播受到带隙的禁止，并且在平面的法线方向(与条板的两个主面正交的方向)上的传播由于在和低折射率包层(比如，空气)的界面上发生的全内反射而受到限制。图5中的光子晶体包含一个由直线缺陷组成的波导3。此直线缺陷3包括直线延伸的多个互相邻接的晶格点，在这些晶格点中通孔2缺失。由于光可以通过在2D光子晶体中的缺陷传播，此直线缺陷可以用作线性波导。采用线性波导时，可以以低损耗传输的波长谱比较宽；结果在包含多个信道中的信号的很宽波长范围内的光可通过其进行传播。图5中示出的光子晶体还包含一个由点缺陷构成的谐振腔(cavity)4。此点缺陷4包含一个单晶格点，并且通过该晶格点形成一个直径比其他晶格点大的通孔。以这种方式包含一个比较大的直径的通孔的缺陷一般称为受主型点缺陷(acceptor-type point defect)。另一方面，在晶格点中通孔缺失的缺陷一般称为施主型点缺陷。谐振腔4设置为与波导3相邻接，其间的距离使其可以互相进行电磁交互作用。在图5所示的这种2D光子晶体中，如果将包含多个波长范围(λ1，λ2，...λi，...)的光线5引入到波导3中，具有与谐振腔4的谐振频率相对应的特定波长λi的光线在谐振腔中被俘获，并且在点缺陷的内部谐振的同时，波长为λi的光线6在法面方向上射出，由于条板1的厚度有限、其Q值很小。这意味着图5中的光子晶体可以用作信道分波滤波器。与此相反，通过使光线照射到点缺陷4，在与条板1垂直的方向上，在谐振腔4内谐振的波长为λi的光线可引入到波导3。这意味着图5中的光子晶体也可以用作信道插波滤波器。可以理解，在波导3或谐振腔4和外部之间的光传递可通过将光纤或光电变换器设置于波导端面附近或谐振腔附近而发生。当然，在此场合在波导端面或谐振腔，和光纤端面或光电变换器之间可插入一个准直透镜(准直器)。在图5所示的这种光学分插滤波器中，通过适当配置由线缺陷(line defect)构成的波导3和有点缺陷(point defect)构成的谐振腔4之间的间隔，可以控制在波导和谐振腔之间传递的特定波长中的光强度比率。还是在图5中，由于对于点缺陷4在条板1的法线方向上未引入不对称性，光从点缺陷4在两个垂直方向上都输出；但是通过在法面方向上在点缺陷中引入不对称性，可以使光只在一个方向上或另一个垂直方向上输出。下面的这种方法就是可以用来引入这种不对称性的机制例子，即将剖面为圆形的点缺陷4的直径作成为沿着条板的厚度连续或不连续改变。另外，关于图5，虽然图中的信道分插滤波器只包含一个谐振腔，但可以理解，通过沿着波导设置多个谐振波长互相不同的谐振腔，可以对多个信道的光学信号进行分插。可以理解，谐振腔4的谐振波长可通过修改，比如，点缺陷的尺度和形状而改变。如上所述，此事实，即像图5所示的这种信道分插滤波器可以藉助谐振腔4只抽出特定波长λi的光线(包含在光线5中的)作为光线6，意味着此滤波器可以应用于波长监视器。下面参考图6。图6示意地示出采用刚才讨论的2D光子晶体的波长监视器的一个示例的斜视图。在此波长监视器中提供谐振频率互相不同的三个谐振腔4a、4b和4c，并且靠近这些谐振腔的光纤端面10a、10b和10c的配置使得特定波长的光线可从这些谐振腔中射出。这些光纤本身又与光电传感元件(未图示)相连接，其中特定的光频率由这些光电传感元件进行检测。不过，在采用如图5所示的这种2D光子晶体的信道分插滤波器中，在特定的波长λi的光线中，只有其电场矢量具有与2D光子晶体1的主面平行的分量的部分可从谐振腔4中抽出作为射出光6。另一方面，由，比如，光纤引入到波导3中的光线5，有时会受到光纤或其以前的环境的影响而在特定的方向上发生偏振。比如，包含于引入光5中的波长为λi的光线的电场矢量在垂直于2D光子晶体1的主面方向上偏振的情况将意味着波长为λi的光线不能利用图5的信道分插滤波器进行监视。同样，在波长为λi的光线的电场矢量偏振、使得相对于2D光子晶体1的主面倾斜的情况下，由于在此光线中只有电场矢量具有与2D光子晶体1的主面平行的分量的部分是可利用图5的信道分插滤波器进行监视，所以对包含于引入光5中的波长为λi的光线的比例强度不能正确进行监视。
技术实现思路
有鉴于现有技术的这种状况，本专利技术的主要目的在于在采用2D光子晶体的信道分插滤波器中可以以正确的相对强度抽出特定频率的光线而不管入射光的偏振状态，并且，进一步，提供一种将如此改进的信道分插滤波器与光检测器结合的波长监视器。根据本专利技术的一个方面的信道分插滤波器包含第一和第二2D光子晶体，并且其特征在于第一2D光子晶体包含由线缺陷构成的第一波导和由点缺陷构成的第一谐振腔，第一谐振腔的作用是从第一波导抽出特定波长的光线并将其射出到第一光子晶体之外，以及反之，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种信道分插滤波器，包含：第一２Ｄ光子晶体，包含由线缺陷构成的第一波导和由点缺陷构成的第一谐振腔，所述第一谐振腔的作用是从所述第一波导抽出特定波长的光线并将其射出到所述第一光子晶体之外，以及反之，从所述第一光子晶体之外将特定波长的光 线引入到所述第一波导中；第二２Ｄ光子晶体，包含具有实质上与所述第一波导相同特性的第二波导；以及具有实质上与所述第一谐振腔相同特性的第二谐振腔；以及将所述第一和第二波导进行光串联的装置，以便具有共通的光线，并且使得当所述第一２ Ｄ光子晶体的主面和所述第一波导内的光线的电场矢量形成一个任意角度α时，所述第二２Ｄ光子晶体的主面和所述第二波导内的光线的电场矢量形成一个角度α＋（π／２）。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：野田进，赤羽良启，松浦尚，
申请(专利权)人：京都大学长，住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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