光子晶体全光学可调谐滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种光子晶体全光学可调谐滤波器，它为二维光子晶体结构，包括三个端口、一个信号光和调控光输入波导、一个信号光输出波导、一个调控光输出波导；所述三个波导的交汇处对称设置两个光子晶体缺陷腔，在该光子晶体缺陷腔中分别设置一根可移动的介质柱；在所述光子晶体缺陷腔的上部和下部分别删除几根介质柱与调控光输出波导和信号光输出波导构成奇模和偶模输出结构。本发明专利技术结构简单，响应速度快，抗干扰性强，易与其他光学逻辑元件集成。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种光子晶体全光学可调谐滤波器，它为二维光子晶体结构，包括三个端口、一个信号光和调控光输入波导、一个信号光输出波导、一个调控光输出波导；所述三个波导的交汇处对称设置两个光子晶体缺陷腔，在该光子晶体缺陷腔中分别设置一根可移动的介质柱；在所述光子晶体缺陷腔的上部和下部分别删除几根介质柱与调控光输出波导和信号光输出波导构成奇模和偶模输出结构。本专利技术结构简单，响应速度快，抗干扰性强，易与其他光学逻辑元件集成。【专利说明】光子晶体全光学可调谐滤波器
本专利技术涉及二维光子晶体、光机械力效应
技术介绍
1987年，美国Bell实验室的E.Yablonovitch在讨论如何抑制自发辐射和Princeton大学的S.John在讨论光子区域各自独立地提出了光子晶体(PhotonicCrystals)的概念。光子晶体是一种介电材料在空间中呈周期性排列的物质结构，通常由两种或两种以上具有不同介电常数材料构成的人工晶体。随着光子晶体的提出和深入研究，人们可以更灵活、更有效地控制光子在光子晶体材料中的运动。在与传统半导体工艺和集成电路技术相结合下，人们通过设计与制造光子晶体及其器件不断的往全光处理飞速迈进，光子晶体成为了光子集成的突破口。1999年12月，美国权威杂志《科学》将光子晶体评为1999年十大科学进展之一，也成为了当今科学研究领域的一个研究热点。全光学可调谐滤波器是各种微光学回路中的基本构成元素，如微型可调激光器、微光学信号探测器和微光学信号分析器等。获得光学调制的方法有很多，传统的应用有光栅衍射效应、热电效应、非线性效应、电光效应和磁光效应等，而实现全光学调制的微光学回路仍然是一项极具挑战性的工作。近期，科学界提出了光力(Optical Force)这一概念,它是由光能量密度产生的一种梯度力。我们所知道的“光镊子”技术就是激光通过这种梯度力可牢牢地钳取一个生物分子。“光力”的提出为光机械系统的发展带来了新的动力，它可应用于光波长转换和光学机械能转换等方面，同时为微光学回路的全光学频率调谐提供了行之有效的方法。光子晶体微腔可在一个很小的腔模体积内实现非常高的品质因子，因此光子晶体微腔在微光学回路中有着非常重要的应用价值。由于光子晶体微腔在谐振时，腔内存储着巨大的能量，因此腔内的谐振杆必存在着由能量密度所引起的梯度力。通过将光力引入光子晶体微腔即可对腔内状态的改变，从而实现全光学调制。通过光机械力效应的方式利用光控光的方法实现纳米光学原件功能比通过非线性效应等传统方法要来得行之有效。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺点，提供一种结构简单、抗干扰性强、易于集成的光子晶体全光学可调谐滤波器。为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用下述技术方案:本专利技术的光子晶体全光学可调谐滤波器为二维光子晶体结构，它包括三个端口、一个信号光和调控光输入波导、一个信号光输出波导和一个调控光输出波导；所述三个波导的交汇处对称设置两个光子晶体缺陷腔，在该光子晶体缺陷腔中分别设置一根可移动的介质柱；在所述光子晶体缺陷腔的上部和下部分别删除几根介质柱与右方波导和下方波导构成奇模和偶模输出结构。所述三个端口的左端、下端、右端分别为信号光和调控光输入端、信号光输出端和调控光输出端。所述可移动的介质柱为高折射率线性介质柱。所述高折射率线性介质柱的折射率大于2，所述高折射率线性介质柱的横截面形状可以是圆形、椭圆形、三角形或多边形。所述高折射率线性介质柱的折射率为3.4。所述二维光子晶体为(2k+l) X (2k+l)结构，其中k为大于等于3的正整数。所述二维光子晶体的高折射率线性介质柱的横截面可以是圆形、椭圆形、三角形或多边形。所述二维光子晶体的背景填充材料由空气或泡沫材料构成的折射率等于I或I至1.2的介质。所述二维光子晶体缺陷腔中填充的泡沫介质的介电常数等于I或I至1.2。由于采用上述技术方案，本专利技术提供的光子晶体全光学可调谐滤波器具有这样的有益效果，即结构简单，响应速度快，抗干扰性强，易与其他光学逻辑元件集成。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的光子晶体全光学可调谐滤波器的结构图。图2为图1所示的三维示意图。图3为本专利技术的光子晶体全光学可调谐滤波器在晶格常数a=l μ m时，不同状态下的模场分布图。图3 Ca)为图3中的信号光输入时的模场分布图；图3 (b)为图3中的调控光输入时的模场分布图；图3 (C)是图3中的信号光与调控光同时注入时的信号光与调控光频率为110.46THZ与103.62THz的模场分布图；图3 (d)是图3中的信号光与调控光同时注入时的信号光与调控光频率为108.95THz与103.62THz的模场分布图。图4为本专利技术的光子晶体全光学可调滤波器的传输率谱。图4 (a)为图4中的晶格常数a=l μ m时滤波器的传输率谱；图4 (b)为图4中的晶格常数a=0.5704 μ m时滤波器的传输率谱。图中:信号光A调控光B信号光和调控光输入端口 I信号光输出端口 2调控光输出端口 3介质柱4圆形高折射率线性介质柱5中心介质柱6介质柱7【具体实施方式】下面结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细描述:在图1中，本专利技术的光子晶体全光学可调谐滤波器为二维光子晶体结构，它包括三个端口、一个信号光和调控光输入波导、一个信号光输出波导和一个调控光输出波导；所述三个端口的左端、下端和右端分别为信号光和调控光输入端口 1、信号光输出端口 2(偶模输出端口)和调控光输出端口 3 (奇模输出端口);所述二维光子晶体结构的左方波导、下方波导和右方波导分别为信号光和调控光输入波导、信号光输出波导和调控光输出波导；信号光A和调控光B由信号光和调控光端口 I输入；信号光端口 2输出，调控光端口 3输出；三个波导的交汇处对称设置两个光子晶体缺陷腔；在所述光子晶体缺陷腔的上部和下部分别删除几根介质柱与调控光输出波导和信号光输出波导构成奇模和偶模输出结构；所述光子晶体缺陷腔中设置有两根可移动的介质柱4、可移动的介质柱7 ;二维光子晶体结构的可移动介质柱4，即圆形高折射率线性介质柱4，可移动的介质柱4可采用圆形，也可以采用椭圆形、三角形或多边形。可移动的介质柱4采用硅(Si)材料，折射率为3.4，半径为0.1a,其纵向坐标为O，可沿χ方向横向移动；二维光子晶体结构的圆形高折射率线性介质柱5，高折射率线性介质柱5的横截面可采用圆形，也可以采用椭圆形、三角形或多边形。介质柱5采用硅(Si)材料，折射率为3.4，半径为0.2a ;二维光子晶体结构的中心介质柱6可采用圆形，也可以采用椭圆形、三角形或多边形。中心介质柱6采用硅(Si)材料，折射率为3.4，半径为0.2a，其圆心位置为x-y平面的原点；二维光子晶体结构的可移动介质柱7，即圆形高折射率线性介质柱7，可移动的介质柱7可采用圆形，也可以采用椭圆形、三角形或多边形。可移动的介质柱7采用硅(Si)材料，折射率为3.4，半径为0.la，其纵向坐标为O，可沿χ方向横向移动，且其移动方向与4介质柱沿y=0轴对称；本专利技术的技术方案是基于二维光子晶体所具有的光子带隙特性、光子晶体微腔及光机械力效应，实现光子晶体全光可调谐滤波功能。本专利技术的基本原理在于:二维光子晶体提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子晶体全光学可调谐滤波器，其特征在于：它为二维光子晶体结构，其包括三个端口、一个信号光和调控光输入波导、一个信号光输出波导、一个调控光输出波导；所述三个波导的交汇处对称设置两个光子晶体缺陷腔，在该光子晶体缺陷腔中分别设置一根可移动的介质柱；在所述光子晶体缺陷腔的上部和下部分别删除几根介质柱与调控光输出波导和信号光输出波导构成奇模和偶模输出结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳征标，余铨强，郑耀贤，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：