基于多模硅光子晶體納米梁的光學帶阻濾波器.pdf

1、硅光子學的發(fā)展不過短短幾十年，但在如今的信息化社會中受到的關(guān)注已經(jīng)是越來越大。無論是光芯片、光互聯(lián)、光計算或者是光傳感等領(lǐng)域，小而精、高而省的硅基光電子器件以及硅基光子片上集成始終是中外學者研究的重點。
　　光子晶體是一種空間折射率周期性變化的微結(jié)構(gòu)，對于入射光波其會產(chǎn)生類似于半導體能帶一樣的光子能帶，產(chǎn)生光子局域特性：頻率處在光子頻率禁帶范圍內(nèi)的光或者電磁波在光子晶體中是無法傳播的。另外，光子晶體中缺陷模之間的耦合會形成微禁帶，

2、微禁帶能夠?qū)⒐饽芰坑苫＾D(zhuǎn)化為高階模并反射，從而在基模的頻域區(qū)產(chǎn)生微帶隙效應(yīng)。模式耦合是許多功能型光學微納器件的基本工作機制，配合上光子晶體這種特殊結(jié)構(gòu)平臺，必然會使光子晶體中的微帶隙有許多潛在并且極有價值的應(yīng)用。
　　基于以上背景，基于多模硅光子晶體納米梁產(chǎn)生的微帶隙而設(shè)計制作了光學帶阻濾波器。光學帶阻濾波器具備極靈敏、高帶寬、極低反射光強、且器件結(jié)構(gòu)緊湊的特點。在不到40μm的器件長度下，可以通過調(diào)節(jié)納米梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)3d

3、B帶寬由27nm到90nm大范圍可調(diào)節(jié)，同時濾波中心波長可在1.41μm到1.71μm范圍內(nèi)移動，有很強的實用性。另外，仿真得到的光學帶阻濾波器的濾波曲線極陡峭、帶邊平整，濾波中心波長損耗超過40dB，有著優(yōu)秀的濾波性能。對比同樣帶阻濾波的長周期光柵性能更優(yōu)良，器件尺寸大幅減小。
　　本論文首先介紹了包括平面波展開法和有限時域差分在內(nèi)的光子晶體計算理論，并隨之講述了器件結(jié)構(gòu)與工作原理；然后通過三維有限時域差分仿真計算了器件的傳輸譜