面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器制造技术

本发明专利技术公开一种面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器，通过在二维三角晶格光子晶体上设置1个输入波导、1个反射结构、4个谐振腔、4个点缺陷和4个输出波导来实现。本发明专利技术滤波器相比其他的八通道光子晶体滤波器的谐振腔个数减少了一半，而且六边形谐振腔由相变材料GST构成，可以通过外界条件激发实现可调谐功能，具有结构简单、尺寸小，易于实现和集成的突出特点，且灵活性高、下路输出波长多样，在未来的光集成系统中具有重要应用。未来的光集成系统中具有重要应用。未来的光集成系统中具有重要应用。

【技术实现步骤摘要】
面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器


[0001]本专利技术涉及光片上网络
，具体涉及一种面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器。

技术介绍

[0002]在光片上网络(Optical Network on Chip,ONoC)中，高效率的光学滤波器是实现多通道的解波分复用、密集型波分复用等功能的重要器件，它可以实现对光信号的传输、处理、获取以及交换。以光子晶体为材料制备的光器件可以通过改变光子晶体结构来控制器件中光子的流动，其中基于光子晶体微环谐振腔的光子晶体滤波器具有效率高、损耗低、品质因数大以及易于集成的优势，它可以实现光通信网络中特定频率光信号的选择与剔除，对于实现可重构的光片上网络具有重要的意义。因此开展光子晶体滤波器的研究对推动光片上网络技术的发展具有一定的指导意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器，其具有结构简单、制作和使用方便、尺寸小、以及下路的波长信号多样且透射率高的特点。
[0004]为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器，由二维三角晶格光子晶体构成，该二维三角晶格光子晶体上设有1个输入波导、1个反射结构、4个谐振腔、4个点缺陷和4个输出波导。在二维三角晶格光子晶体的中部通过从左向右连续移除二维三角晶格光子晶体中间一行的多个介质柱形成水平延伸的1个输入波导；输入波导的左端位于二维三角晶格光子晶体的左侧边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的输入端口；输入波导的右端二维三角晶格光子晶体同一行所留下的介质柱形成1个反射结构。每个谐振腔均由二维三角晶格光子晶体的7个介质柱构成，其中6个外环介质柱围成六边形，1个中心介质柱在六边形中心处；左上谐振腔与右上谐振腔的中心介质柱位于输入波导上方，且左上谐振腔和右上谐振腔的中心介质柱处于二维三角晶格光子晶体的同一行；左下谐振腔和右下谐振腔的中心介质柱位于输入波导下方，且左下谐振腔和右下谐振腔的中心介质柱处于二维三角晶格光子晶体的同一行。每个点缺陷由1个介质柱构成；左上点缺陷的介质柱位于左上谐振腔的左斜上方，且与左上谐振腔的左上外环介质柱、右下外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上；右上点缺陷的介质柱位于右上谐振腔的右斜上方，且与右上谐振腔的右上外环介质柱、左下外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上；左下点缺陷的介质柱位于左下谐振腔的左斜下方，且与左下谐振腔的左下外环介质柱、右上外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上；右下点缺陷的介质柱位于右下谐振腔的右斜下方，且与右下谐振腔的右下外环介质柱、左上外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上。在二维三角晶格光子晶体的四角分别通过从边缘向中部斜向连续移除多个介质柱形成斜向延伸的4个输出波导；左上输出波导位于左上点缺陷的左斜上方，且与左上点缺陷的介质柱和左上
谐振腔的中心介质柱处于同一条斜线上；左上输出波导的上端位于二维三角晶格光子晶体的左上边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的左上下路输出端口；右上输出波导位于右上点缺陷的右斜上方，且与右上点缺陷的介质柱和右上谐振腔的中心介质柱处于同一条斜线上；右上输出波导的上端位于二维三角晶格光子晶体的右上边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的右上下路输出端口；左下输出波导位于左下点缺陷的左斜下方，且与左下点缺陷的介质柱和左下谐振腔的中心介质柱处于同一条斜线上；左下输出波导的下端位于二维三角晶格光子晶体的左下边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的左下下路输出端口。右下输出波导位于右下点缺陷的右斜下方，且与右下点缺陷的介质柱和右下谐振腔的中心介质柱处于同一条斜线上；右下输出波导的下端位于二维三角晶格光子晶体的右下边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的右下下路输出端口。
[0006]上述方案中，二维三角晶格光子晶体的4个谐振腔的中心介质柱和外环介质柱由相变材料Ge2Sb2Te5构成；二维三角晶格光子晶体除4个谐振腔的之外的其他介质柱为半导体材料Si构成。
[0007]上述方案中，每个谐振腔的7个介质柱的折射率相同，4个谐振腔之间的介质柱的折射率并不相同。
[0008]上述方案中，每个谐振腔的6个外环介质柱的半径相等；每个输出波导左右两边相邻介质柱的半径相等。
[0009]上述方案中，二维三角晶格光子晶体除谐振腔的中心介质柱和外环介质柱、点缺陷介质柱、输出波导左右两边相邻介质柱、以及反射结构中靠近输入波导的介质柱以外的非特殊介质柱的半径为r；每个谐振腔的中心介质柱的半径都小于r；每个谐振腔的外环介质柱的半径都大于等于r；每个点缺陷介质柱的半径都小于等于r；每个输出波导两边介质柱的半径相等都大于等于r；反射结构中靠近输入波导的介质柱的半径小于r。
[0010]上述方案中，对于4个谐振腔的中心介质柱，左下谐振腔的中心介质柱半径等于右下谐振腔的中心介质柱半径；左下谐振腔和右下谐振腔的中心介质柱半径小于左上谐振腔的中心介质柱半径，左上谐振腔的中心介质柱半径小于右上谐振腔的中心介质柱半径；对于4个谐振腔的外环介质柱，左上谐振腔的外环介质柱半径等于左下谐振腔的外环介质柱半径，右上谐振腔的外环介质柱半径等于右下谐振腔的外环介质柱半径，左上谐振腔和左下谐振腔的外环介质柱半径大于右上谐振腔和右下谐振腔的外环介质柱半径；对于4个点缺陷的介质柱，左上点缺陷的介质柱半径小于左下点缺陷的介质柱半径，左下点缺陷的介质柱半径小于右上点缺陷的介质柱半径，右上点缺陷的介质柱半径小于右下点缺陷的介质柱半径；对于4个输出波导左右两边相邻介质柱，左下输出波导左右两边相邻介质柱半径等于右下输出波导左右两边相邻介质柱半径，左下输出波导和右下输出波导左右两边相邻介质柱半径小于左上输出波导左右两边相邻介质柱半径，左上输出波导左右两边相邻介质柱半径小于右上输出波导左右两边相邻介质柱半径。
[0011]上述方案中，二维三角晶格光子晶体由多个圆形的介质柱呈交错矩阵排列而成，其中奇数行介质柱与偶数行介质柱的位置相互错开，奇数列介质柱与偶数列介质柱的位置相互错开。
[0012]与现有技术相比，具有如下特点：
[0013]1、本专利技术仅在三角晶格圆形介质柱上进行删减和尺寸的设计，并未进行介质柱的
增加，且大部分介质柱的结构参数都相同，在实际制作时比较方便；
[0014]2、本专利技术的4个六边形结构的谐振腔的介质柱为相变材料，基于介质柱材料的相变特性，通过外界诱导4个谐振腔的相关介质柱到不同的相变态，来实现所需的介质柱折射率，每个谐振腔的中心介质柱和外环介质柱不需要分开进行控制。
[0015]3、本专利技术仅基于四个滤波通道的结构便可以下路八个不同的波长信号，相较于现有八个滤波通道的结构才可以下路八个不同的波长信号的下路滤波器而言，结构简单、尺寸更小，仅有74μm2，更有利于集成电路中光片上网络的应用；
[0016]4、本专利技术的滤波信号包含了光通信系统的“O+E+S”波段，且每个波长的滤波效率均可以达到94％以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器，其特征是，由三角晶格二维三角晶格光子晶体构成，该二维三角晶格光子晶体上设有1个输入波导(1)、1个反射结构(14)、4个谐振腔、4个点缺陷和4个输出波导；在二维三角晶格光子晶体的中部通过从左向右连续移除二维三角晶格光子晶体中间一行的多个介质柱形成水平延伸的1个输入波导(1)；输入波导(1)的左端位于二维三角晶格光子晶体的左侧边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的输入端口；输入波导(1)的右端二维三角晶格光子晶体同一行所留下的介质柱形成1个反射结构(14)；每个谐振腔均由二维三角晶格光子晶体的7个介质柱构成，其中6个外环介质柱围成六边形，1个中心介质柱在六边形中心处；左上谐振腔(6)与右上谐振腔(7)的中心介质柱位于输入波导(1)上方，且左上谐振腔(6)和右上谐振腔(7)的中心介质柱处于二维三角晶格光子晶体的同一行；左下谐振腔(8)和右下谐振腔(9)的中心介质柱位于输入波导(1)下方，且左下谐振腔(8)和右下谐振腔(9)的中心介质柱处于二维三角晶格光子晶体的同一行；每个点缺陷由1个介质柱构成；左上点缺陷(10)的介质柱位于左上谐振腔(6)的左斜上方，且与左上谐振腔(6)的左上外环介质柱、右下外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上；右上点缺陷(11)的介质柱位于右上谐振腔(7)的右斜上方，且与右上谐振腔(7)的右上外环介质柱、左下外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上；左下点缺陷(12)的介质柱位于左下谐振腔(8)的左斜下方，且与左下谐振腔(8)的左下外环介质柱、右上外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上；右下点缺陷(13)的介质柱位于右下谐振腔(9)的右斜下方，且与右下谐振腔(9)的右下外环介质柱、左上外环介质柱以及中心介质柱处于同一条斜线上；在二维三角晶格光子晶体的四角分别通过从边缘向中部斜向连续移除多个介质柱形成斜向延伸的4个输出波导；左上输出波导(2)位于左上点缺陷(10)的左斜上方，且与左上点缺陷(10)的介质柱和左上谐振腔(6)的中心介质柱处于同一条斜线上；左上输出波导(2)的上端位于二维三角晶格光子晶体的左上边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的左上下路输出端口；右上输出波导(3)位于右上点缺陷(11)的右斜上方，且与右上点缺陷(11)的介质柱和右上谐振腔(7)的中心介质柱处于同一条斜线上；右上输出波导(3)的上端位于二维三角晶格光子晶体的右上边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的右上下路输出端口；左下输出波导(4)位于左下点缺陷(12)的左斜下方，且与左下点缺陷(12)的介质柱和左下谐振腔(8)的中心介质柱处于同一条斜线上；左下输出波导(4)的下端位于二维三角晶格光子晶体的左下边缘处，并形成光子晶体可调谐多通道滤波器的左下下路输出端口；右下输出波导(5)位于右下点缺陷(13)的右斜下方，且与右下点缺陷(13)的介质柱和右下谐振腔(9)的中心介质柱处于同一条斜线上；右下输出波导(5)的下端位于二...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡聪，吉金月，周甜，朱爱军，许川佩，黄喜军，万春霆，陈涛，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：发明
国别省市：