一维光子晶体波长可调谐滤波器

介绍了一种将液晶作为缺陷引入到一维光子晶体结构中,实现波长可调谐的滤波器.通过对光子晶体的滤波特性的分析清晰地说明这种光可调谐滤波器的原理和可行性.同时选用手征近晶型液晶,利用电压对这种液晶折射率的调制快于向列液晶的特性,得到符合现在光通信网要求的体积小、阻带区对透光抑制力强、损耗低和开关速度快的可调滤波器.最后,对滤波结构中的重要参数进行了探讨.     

复周期光子晶体的理想多通道滤波特性

利用光学传输矩阵法，引入理想因子，研究了3单元复周期结构光子晶体存在理想多通道滤波特性的参数条件。研究发现，其它参数固定时，晶体的高低折射率介质光学厚度比值离1越远，则多通道滤波特性越理想；波的入射角越大，则多通道滤波特性越理想；在适当的参数条件下，可以获得非常理想的多通道滤波特性，对应的理想因子值在10^-4以下。     

可调谐光子晶体

光子晶体对光子流的作用与电子器件对电子流的作用颇为相似。然而大部分光子晶体具有特定的性能,一旦晶体做好,其特性就不能改变。有几种光子晶体,如胶体硅石的悬浮液体可在工作过程中改变,但修改结构所需时问极长,很不方便。     

复周期结构光子晶体的光子能带特性研究

本文构思了一种每个周期内部有几个不同的小单元的复周期结构光子晶体，并利用光学传输矩阵法对这种光子晶体进行了数值模拟计算。计算结果表明，这种复周期结构光子晶体比普通结构的光子晶体多出1个大的光子禁带区。适当调整参数还可以分别获得多通道窄带滤波特性、带通滤液特性和窄带透过特性。     

一维缺陷光子晶体增益平坦滤波器

运用光学传输矩阵理论,计算了带有缺陷层的一维光子晶体的反射谱。结果表明,其缺陷峰的形状可以由所设计的一维光子晶体的参数而唯一确定。由此设计了级联的带有缺陷层的一维光子晶体滤波器,在1530~1560nm范围内对EDFA的增益进行平坦,且不平坦度为±0.6dB。     

新型光子晶体调谐滤波器的研究

提出了一种在光子晶体中引入液晶缺陷层的光子晶体调谐滤波器.用传输矩阵法给出了含液晶层时光子晶体的光谱透过率公式,对电压和液晶材料参数对调谐滤波器透射谱的影响进行了数值计算.结果表明,改变电压时光子晶体滤波器的透射峰波长和带宽作周期性变化,在适当电压作用下光子晶体具有多通道滤波功能,而液晶的厚度和固有双折射的改变几乎不能实现光子晶体滤波器的调谐作用.     

复介电双周期光子晶体的特性研究

利用传输矩阵法研究了复介电双周期光子晶体的带隙结构和光传输特性.研究发现:一维双周期光子晶体的光子带隙结构中在两光子晶体带隙交叠处具有很明显的两共振透射峰.当组成双周期光子晶体的一种介质为复介电且其虚部为负时,两共振透射模式都出现了较强的增益.随着复介电常量的虚部的增加,两透射增益先增加后减少,中间存在一极值点.而当组成双周苘期光子晶体的一种介质的复介电虚部为正时,表现为对两共振透射模式的吸收.这一结果为光子晶体同时实现双通道超窄带滤波器和先放大微器件提供了理论基础.     

可调谐双通道光子晶体滤波器的设计

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出:双通道透射峰的波长随杂质光学厚度呈线性变化和双通道透射峰的半高宽随光子晶体折射率n2的增加而减小.以此为基础,设计出可调波长范围达140 nm、滤波通道半高宽的可调范围在1～5 nm、滤波通道透射峰值大于0.98的一维光子晶体双通道可调谐滤波器.     

复周期结构光子晶体的禁带特性

为了研究1维复周期全息光子晶体中的禁带特性,采用传输矩阵法进行了理论分析,计算了不同波长制作而成的1维复周期结构全息光子晶体的禁带.结果表明,复周期的禁带等效于两个分周期单独存在时的禁带叠加;当满足一定条件时,复周期的禁带可以实现展宽,展宽后禁带的位置是制作光波单独存在时两个禁带位置的平均值.     

光子晶体双通道可调谐偏振滤波器的设计

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了两个偏振态缺陷模的透射峰的变化特征为：TM波其缺陷模透射峰在入射角大于0.75（rad）范围内有多条明显的缺陷模透射峰带,而TE波在入射角大于0.75(rad) 范围内没有缺陷模透射峰;TM波缺陷模透射峰的波长 随杂质光学厚度 近似呈线性变化,并且同一空气膜厚度值可以截到两个波长不同的透射峰。以此为基础设计出：滤波通道波长可调范围大于100nm 、滤波通道的半高宽可调范围在1 nm — 6nm、滤波通道透射峰值大于0.98的一维光子晶体双通道可调谐偏振滤波器。     

基于声光效应的一维光子晶体可调谐滤波器

提出了一种用声波调制一维光子晶体中光传输特性的方法。利用传输矩阵方式计算了有声波微扰情况下的光纤布拉格光栅(FBG)的光谱特性,证明了通过改变声波波长和振幅,可以精确调节反射伴峰的波长和振幅。计算还显示,在一段10 cm的光纤布拉格光栅上实现了30 ps的群时延调节。这一方法可以在新型光子晶体滤波器件上得到应用。     

可调谐声子晶体滤波器的设计

推导出一维掺杂声子晶体的转移矩阵,研究了一维掺杂声子晶体的缺陷模随杂质厚度和声子晶体的声阻抗的变化特征。设计出能很好地满足设计要求,滤波通道的频率半高宽的可调范围在4~18 Hz,滤波通道的频率可调范围达1 750 Hz的可调谐一维声子晶体滤波器。     

可调谐光子晶体偏振通带滤波器的理论研究

通过对设计出的一维掺杂光子晶体的数值计算和理论分析,得出了TM波和TE波缺陷模随入射角变化的特征以及TM波缺陷模随杂质光学厚度的变化特征为:TM波的缺陷模透射峰在入射角为0～π/2范围内均存在,而TE波的缺陷模透射峰只在入射角为0～0.65 rad范围内存在;在一定波长范围内TM波缺陷模的波长随杂质光学厚度近似呈线性变化.以此为基础,设计出滤波通道波长的可调范围达290 nm、滤波通道半高宽的可调范围在1.5～3 nm、滤波通道的透射峰值大于0.98的可调谐一维光子晶体偏振通带滤波器.     

基于光子晶体的波分复用器件

光子晶体由于具有能控制光的传播、体积小、性能稳定、不受外界电磁干扰、易于集成等优点而越来越受到人们的关注,并且成为当前国际研究前沿中几个最受重视的热点之一。基于光子晶体的波分复用器件,由于其结合了光子晶体的优点和波分复用系统的技术优势,应用前景十分广阔。从该角度出发,详细介绍了基于光子晶体的波分复用器件的工作原理、特性和目前的研究现状。     

Multichannel Photonic Crystal Wavelength Filter Array for Near-Infrared Wavelengths

Multichannel wavelength filters consisting of 2-D photonic crystal (PhC) for the near-infrared wavelength region (~800 nm) are demonstrated. The filter is a thin-film wavy multilayer structure and is fabricated by the autocloning method, which is based on a radio frequency bias sputtering process. Twelve long-pass-type filter regions are integrated on a common silica substrate. Sharp cutoff characteristics and almost equal channel spacing are experimentally verified. To precisely control the effective lattice constant of PhC, a modulated lattice structure on the substrate is utilized     

具有奇数通道滤波功能的光子晶体量子阱结构研究

选择适当的结构参数,用传输矩阵法计算模拟光子晶体(AB)m(CD)n(BA)m模型的透射谱,在归一化中心频率1.0（ωa/2πc）处,当光子晶体(CD)n的导带处于光子晶体(AB)m(BA)m的禁带中,且两者均以中心频率处为对称中心时,构成镜像对称的光子晶体量子阱结构。在光量子阱透射谱的中心频率处及对称的两侧,分布着具有规律的奇数局域共振峰,出现明显的量子化效应,透过峰数目和位置都可以通过光子晶体(CD)n的重复周期数n来调节,这一现象可用于设计可调性奇数通道滤波器。     

含复介电常数一维光子晶体的滤波特性

利用传输矩阵法计算模拟了一维光子品体(ABCBA)m的透射谱,当介电常数为实数时,光子晶体透射谱出现有规律性的共振透射锋,具有多通道光滤波的特性;当C层介质中掺人增益特性的杂质时,透射峰出现多条合一现象,且当周期数m为奇数时,出现透射率恒为0.05ω/ω0的透射衰减现象,当周期数m为偶数时出现高达104数量级的透射增益现象,增益的强度与重复周期数m和C层折射率的虚部大小密切相关.这些现象为光子晶体实现单通道光滤波器、多通道光滤波器和光放大器提供理论指导.     

基于啁啾光纤光栅的波长可调谐带通滤波器

通过对长度4 cm带宽为35 nm的啁啾光纤光栅(CFG)施加横向的局部应力,啁啾光纤光栅的反射阻带中会形成一个或者若干个窄的透射窗口.窗口的位置随着施加应力的位置不同而变化,窗口的深度随着施加压力的大小和区域面积而变化,可以制作出波长可调谐的带通滤波器.3 dB带通宽度为0.2 nm,最小分辨率为0.4 nm.建立了压力造成相移的物理模型,并用分段均匀的方法对啁啾光纤反射谱的改变进行数值模拟,得到了不同受力长度以及不同受力间隔的啁啾光栅反射谱.实验数据与数值模拟的结果相吻合.     

基于掺Er光纤放大器的可调谐微波光子滤波器

提出了一种基于掺Er光纤放大器(EDFA)的光纤环结构可调谐微波光子滤波器.在光纤环结构中引入掺Er光纤(EDF),通过增加泵浦功率提供增益来补偿器件损耗,从而增加了信号的有效采样数,大大改善了滤波器的性能.在泵浦功率为42.7 mW时,实现了通带3 dB带宽为0.15 MHz、Q值为100和抑制比为20 dB的微波光子滤波器.进一步通过在光纤环结构中引入可调光纤延迟线(TODL),实现了可调谐微波滤波器.