本发明专利技术涉及一种基于光子晶体的微波光子滤波器实现方法。本发明专利技术在同一块光子晶体上利用弯曲波导集成耦合分束器和慢光波导延迟线，从而使滤波器的系统函数在1550nm处表现出自由频谱范围130GHz，陷波深度达到10dB的带通滤波特性，可以实现滤除光生毫米波信号多余边带的功能。本发明专利技术使用二维光子晶体结构，相对于光纤环结构可大幅减小滤波器尺寸，有利于器件的微型化和集成化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于光滤波器
技术介绍
目前我国大部分通信业务都集中 在3GHz以下，并且现有的低频频段频率资源几乎都已经被占用，但对于3GHz以上的频率资源却较少利用，特别是对于24GHz和60GHz频段的两个大气传输高损耗窗口。为了能充分利用60GHz免许可频段，RoF技术应运而生，该技术充分结合光纤和高频无线电波传输的特点，低成本的射频信号有线传输和超宽带无线接入。一般而言，RoF系统利用射频振荡器把基带信号变频到射频频段，继而驱动调制器将射频信号加载到光载波上产生光生毫米波信号，之后光信号通过单模光纤传输到基站。在光生毫米波的产生和传输过程中，一方面信号色散和插损都会引入噪声，干扰信号的传输长度和传输质量，另一方面双边带传输易引起峰间干扰，所以RoF系统需要使用滤波器来滤除噪声和多余边带。然而，传统的微波滤波器由于电子瓶颈的存在，几乎无法处理IOGHz以上的微波信号，因而利用光子方法处理高频微波的技术受到了国内外越来越多研究者的关注。微波光子滤波器(MPF)具有低损耗、高带宽、抗电磁干扰、易于实现可调谐并易于重构等特点，能够显著提高通信质量。与传统滤波器相比，微波光子滤波器可以把电域滤波转移到光域，从而使RoF系统克服电子瓶颈。按照抽头数量是否有限，微波光子滤波器主要有基于有限冲击响应系统(FIR)的滤波器(文献 I，Capmany J, Ortega B, Pastor D. A Tutorial of microwave photonicfilters . Journal of Lightwave Technology,2006 ；文献 2, Chaneh. W, Minasian.R. A. Optical source coherence controller for fiber optic delay line RF /microwave signal processors . Optics Communications, 2005 ;文献 3, Yu Yan andJianping Yao. A tunable photonic microwave filter with a complex coefficientusing an optical RF phase shifer . Photonics Technology Letters, 2007),和基于无限冲击响应系统(IIR)的滤波器(文献4, Qiaofan Xu, David Fattal, and RaymondG.Beansoleil. Silicon microring resonators with I. 5 u m radius . OpticsExpress, 2011 ;文献5, Zhu Wang, Kin Seng Chiang, and Qing Liu. Microwave photonicfilter based on circulating a cladding mode in a fiber ring resonator . OpticsLetters, 2010) 0其中，IIR滤波器以其结构简便，价格低廉等特点深受关注。IIR滤波器一般由两部分组成耦合分束单元和环形延迟单元。耦合分束单元可以提供分束和耦合功能，将输入滤波器的光部分引入延迟单元，在经过延迟单元附加周期性延迟之后重新耦合进入耦合单元，进入下一轮分束-延迟-耦合循环。理论上这种循环是无限的，因此称为无限响应滤波器。除了简单的光纤环之外，IIR滤波器根据延迟单元的材料可分为萨尼亚克环滤波器(文献 6, Xudong Wang, Erwin H. ff. Chan, and Robert A. Minasian. Microwavephotonic notch filter based on a dual-Sagnac-loop structure . Applied Optics,2010),娃环滤波器(文献 7, Magdalena S. Nawrocka, Tao Liu, Xuan Wang, and RobertoR. Panepucci. Tunable silicon microring resonator with wide free spectralrange . Applied Physics Letters, 2006),马赫曾德尔干涉滤波器(文献 8, Jos6Mora,Beatriz Ortega, Antonio Diez, JoseLuis Cruz, Miguel V. Andres, JoseCapmany, andDaniel Pastor, Journal of Lightwave Technology, 2006)和基于 SOA 的微波光子滤波器(文献 9, Weiqi Xue, Salvador Sales, Jesper Mork, and JoseCapmany. WidelyTunable Microwave Photonic Notch Filter Based on Slow and Fast Light Effects.Photonics Technology Letters, 2009)。这些滤波器各有其优点，如可重构(文献7)、相干色散低(文献9)或者能形成单带宽频率响应(文献8)，但却均存在同样的缺点，即延迟单元规模较大，不利于器件微型化和集成化。其原因就在于延迟单元材料群折射率·偏低。自由频谱范围(Free Spectral Range, FSR)的计算公式如下FSR = c/nL,其中c是光在真空中的速度，n是延迟单元的群折射率，L是延迟单元的长度。根据公式，一旦符合RoF系统要求的FSR确定，延迟单元的长度就会和群折射率成反比，因此使用高群折射率材料成为减小延迟单元长度的有效手段。作为一种拥有慢光特性的材料，光子晶体的引入为减小滤波器尺寸提供了新的方案。由于光子晶体具有体积小、局域性好并可实现大拐弯低损耗甚至零损耗的能量传输等特性，因而在OEIC和PIC应用领域具有巨大优势和潜力，并且国内外已经有研究小组在光子晶体慢光方面取得了重大成果2009年Yun Shen等人实现了群折射率在100以上的率禹合腔波导慢光器件(文献 10, Yun Shen, Guoping Wang. Multiple slow light bandsin photonic crystal coupled resonator optical waveguides constructed with aportion of photonic quasicrystals. Physics LettersA,2009),2010 年，Fang Long 等人将光子晶体线波导慢光器件应用在缓存单元中(文献11，Fang Long, Huiping Tian,and Yuefeng Ji. Buffering capability and limitations in low dispersion photoniccrystal waveguides wit本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光子晶体的微波光子滤波器实现方法，其中该微波光子滤波器是基于三角晶格空气孔结构制作的，即空气孔硅介质背景，其中硅的折射率是3. 4，晶格常数a =350nm，普通空气孔半径r = 0. 35a。2.根据权利要求I所述的微波光子滤波器，其特征在于滤波器由在同一块基板上的耦合分束器和慢光波导延迟线两部分组成，且两部分由180° U型弯曲波导连接。3.根据权利要求I所述的微波光子滤波器，其特征在于光子晶体慢光波导延迟线的具体设计方法，本方案中的慢光波导是通过调节...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪越峰，田慧平，申冠生，刘伟佳，张艳红，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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