專利名稱：基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信的波分復(fù)用技術(shù)，尤其是一種通道下路濾波器。
背景技術(shù)：
目前的光纖通信系統(tǒng)廣泛使用波分復(fù)用技術(shù)(WDM)，它能有效地利用光纖的帶寬實(shí)現(xiàn)大容量、長(zhǎng)距離光纖通信，能在用戶分配系統(tǒng)中增加業(yè)務(wù)數(shù)量。在這些波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用中，為了充分利用十分寶貴的帶寬資源，波長(zhǎng)通道間隔變的越來越窄，信道數(shù)變得越來越多。這就要求多波長(zhǎng)波分復(fù)用/解復(fù)用器的尺寸不僅要更小，而且也要易于集成。然而利用傳統(tǒng)的硅平板回路或者光纖得到的多波長(zhǎng)波分復(fù)用/解復(fù)用器的尺寸都在厘米量級(jí)左右，無法適應(yīng)未來密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的需要。因此，怎樣研制出尺寸更加微小且易于集成的多波長(zhǎng)波分復(fù)用/解復(fù)用器是未來DWDM光通信系統(tǒng)中的重要研究方向。另一方面，目前光子晶體的研究已經(jīng)成為集成光學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。這是因?yàn)楣庾泳w有很多優(yōu)越的特性，例如光子帶隙效應(yīng)。利用這個(gè)特性，許多光通信器件被研究設(shè)計(jì)， 它們具有傳統(tǒng)多波長(zhǎng)波分復(fù)用/解復(fù)用器件所不具備的優(yōu)越特性。在基于二維光子晶體的波分解復(fù)用器中，以光子晶體點(diǎn)缺陷共振構(gòu)成的四端口和三端口結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛研究。在這種結(jié)構(gòu)中，用點(diǎn)缺陷的單模光子晶體共振微腔作為波長(zhǎng)選擇性元件使用。但這種結(jié)構(gòu)為了提高下路效率，普遍需要兩個(gè)點(diǎn)缺陷微腔直接或者間接相互作用實(shí)現(xiàn)高效率波長(zhǎng)下路， 兩個(gè)點(diǎn)缺陷微腔的共振波長(zhǎng)對(duì)微腔的結(jié)構(gòu)與其中介質(zhì)折射率分布極其敏感，導(dǎo)致這些兩光子晶體點(diǎn)缺陷微腔通道下路濾波器結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有光刻工藝條件下極難制作。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，采用單個(gè)光子晶體點(diǎn)缺陷微腔勢(shì)在必行，但是采用單微腔結(jié)構(gòu)理論上的下路效率只有不到50%，這無疑在器件使用中顯得下路效率太低。因此，研究單微腔高效率通道下路濾波器是未來WDM光網(wǎng)絡(luò)器件的重要研究?jī)?nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有單微腔高效率通道下路濾波器的下路效率較低、制作難度較大的不足，本發(fā)明提供一種提升下路效率、降低制作難度的基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器，包括一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)和一個(gè)用以通過在上層的介質(zhì)光子晶體中改變某個(gè)介質(zhì)柱的半徑而形成的光子晶體下路微腔，所述一個(gè)光子晶體下路微腔與一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)連接，所述高效率通道下路濾波器還包括一個(gè)用以制光僅僅沿入射的方向流動(dòng)傳播而不會(huì)發(fā)生后向反射的光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)，所述光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)由在一種上層為一般介質(zhì)光子晶體和下層為磁性光子晶體的界面形成，所述光子晶體下路微腔位于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)和光子晶體下路波導(dǎo)之間。
進(jìn)一步，所述下層由二維光子晶體由沿X和y方向方形晶格排列的磁性介質(zhì)圓柱構(gòu)成。再進(jìn)一步，所述上層為高折射率氧化鋁圓柱方形排列在空氣中的光子晶體。更進(jìn)一步，所述光子晶體下路波導(dǎo)通過在上層的介質(zhì)光子晶體中去除一行介質(zhì)柱而形成。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)光子晶體單點(diǎn)缺陷微腔高效率通道下路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較以前的光子晶體點(diǎn)缺陷微腔結(jié)構(gòu)更易于制作，能夠?qū)崿F(xiàn)未來光網(wǎng)絡(luò)中光子集成回路器件的濾波、路由、開關(guān)、調(diào)制以及波分復(fù)用/解復(fù)用等功能。通過設(shè)置光子晶體晶格常數(shù)的大小，可以自由選定某個(gè)共振波長(zhǎng)(頻率)在通信窗口 1550nm。


圖1為一種光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)。圖2為圖1光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)和光子晶體下路微腔及波導(dǎo)構(gòu)成的高效率通道下路濾波器結(jié)構(gòu)。圖3為該高效率通道下路濾波器的傳輸強(qiáng)度譜。圖4為在某個(gè)波長(zhǎng)(頻率)位置時(shí)，該通道下路濾波器穩(wěn)態(tài)光波傳播模式圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖4，一種基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器，包括一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)1和一個(gè)用以通過在上層的介質(zhì)光子晶體中改變某個(gè)介質(zhì)柱的半徑而形成的光子晶體下路微腔2，所述一個(gè)光子晶體下路微腔2與一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)1連接，所述高效率通道下路濾波器還包括一個(gè)用以制光僅僅沿入射的方向流動(dòng)傳播而不會(huì)發(fā)生后向反射的光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)3，所述光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)3由在一種上層4為一般介質(zhì)光子晶體和下層5為磁性光子晶體的界面形成，所述光子晶體下路微腔2位于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)3和光子晶體下路波導(dǎo)1之間。所述下層5由二維光子晶體由沿χ和y方向方形晶格排列的磁性介質(zhì)圓柱構(gòu)成。 所述上層4為高折射率氧化鋁圓柱方形排列在空氣中的光子晶體。所述光子晶體下路波導(dǎo) 1通過在上層的介質(zhì)光子晶體中去除一行介質(zhì)柱而形成。圖1為本發(fā)明的光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。這種光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)下層的二維光子晶體由沿X和y方向方形晶格排列的磁性介質(zhì)圓柱構(gòu)成，圓柱沿與紙面垂直的ζ方向放置，周圍為空氣介質(zhì)。如圖1所示，相鄰兩介質(zhì)圓柱中心之間的距離稱為晶格常數(shù)，長(zhǎng)度為a。介質(zhì)圓柱的半徑為r。在ζ方向施加直流磁場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋磁各
權(quán)利要求
1.一種基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器，包括一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)和一個(gè)用以通過在上層的介質(zhì)光子晶體中改變某個(gè)介質(zhì)柱的半徑而形成的光子晶體下路微腔，所述一個(gè)光子晶體下路微腔與一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)連接，其特征在于所述高效率通道下路濾波器還包括一個(gè)用以制光僅僅沿入射的方向流動(dòng)傳播而不會(huì)發(fā)生后向反射的光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)，所述光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)由在一種上層為一般介質(zhì)光子晶體和下層為磁性光子晶體的界面形成，所述光子晶體下路微腔位于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)和光子晶體下路波導(dǎo)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器，其特征在于所述下層由二維光子晶體由沿χ和y方向方形晶格排列的磁性介質(zhì)圓柱構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器，其特征在于所述上層為高折射率氧化鋁圓柱方形排列在空氣中的光子晶體。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器，其特征在于所述光子晶體下路波導(dǎo)通過在上層的介質(zhì)光子晶體中去除一行介質(zhì)柱而形成。
全文摘要
一種基于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)的高效率通道下路濾波器，包括一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)和一個(gè)用以通過在上層的介質(zhì)光子晶體中改變某個(gè)介質(zhì)柱的半徑而形成的光子晶體下路微腔，所述一個(gè)光子晶體下路微腔與一個(gè)光子晶體下路波導(dǎo)連接，所述高效率通道下路濾波器還包括一個(gè)用以控制光僅僅沿入射的方向流動(dòng)傳播而不會(huì)發(fā)生后向反射的光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)，所述光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)由在一種上層為一般介質(zhì)光子晶體和下層為磁性光子晶體的界面形成，所述光子晶體下路微腔位于光子晶體非對(duì)易單向波導(dǎo)和光子晶體下路波導(dǎo)之間。本發(fā)明能提升下路效率、降低制作難度。
文檔編號(hào)G02B6/122GK102262267SQ20111013357
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月21日
發(fā)明者任宏亮, 劉愷, 吳哲夫, 溫浩, 覃亞麗 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)