[发明专利]带有反射腔的光子晶体滤波器

说明书

一种带有反射腔的光子晶体滤波器，包括二维光子晶体，该光子晶体中去掉一排水平的介质柱形成水平波导，并且从该水平波导的中心开始向上去掉一排垂直的介质柱形成垂直波导，垂直波导即为垂直输出波导，垂直波导与水平波导相交位置的一侧的水平波导为水平输入波导，垂直波导与水平波导相交位置的另一侧的水平波导为水平输出波导，缺陷腔位于垂直输出波导内靠近与水平输入波导相邻的位置，反射腔位于水平输出波导内与该垂直输出波导相邻的位置，所述反射腔与缺陷腔均包括五个依次排列的介质柱。该光子晶体滤波器，通过调节缺陷腔和反射腔的中心介质柱半径，减少波导和微腔的散射损耗，使得该滤波器达到最佳滤波效果，透过率高，Q值也高。

技术领域

本发明涉及一种光子晶体滤波器。

背景技术

光子晶体是一种将不同介电常数的材料按周期性排列构成的人工微结构，其基本特性是光子带隙，频率落在禁带中的光波将无法传播，另一个特性是光子局域，打破光子晶体的周期性结构，引入某些缺陷，与缺陷频率相吻合的光波将被局域在缺陷内，由于光子晶体的优良特性和它可以在很小的尺寸空间控制光的传播、结构紧凑性好的优点，光子晶体为人们设计滤波器提供了有力的工具。

光子晶体微腔是破坏光子晶体周期性结构的点缺陷，微腔频率位于光子晶体带隙内，光被完全约束进微腔，理论上微腔的品质因子可以很高，通过调节微腔的结构和参数，可以改变微腔的谐振频率和模式，因此微腔是一个理想的滤波器件。

硫系玻璃是一种基于硫、硒、碲等元素并加入其它元素制得的光学材料，其响应时间超快，响应时间小于100fs，其中光效应小于50fs，且非线性系数高，三阶非线性系数n₂比一般的氧化物玻璃大得多，是硅基的100-1000倍。这类玻璃突破了传统光通信所广泛使用的非线性系数不够高的石英玻璃，可以实现光学器件的小型化及高性能。此外，硫系玻璃还是一种优良的红外光学材料，具有较宽的红外透过光谱，依据组成不同，其透过范围从0.5um～25um不等，透过波段包括全部的近红外和大部分中红外区域，这为后续设计近红外及中红外区域的光子晶体滤波器提供了可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种透过率高、Q值也高的带有反射腔的光子晶体滤波器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带有反射腔的光子晶体滤波器，包括多个介质柱形成的二维光子晶体，其特征在于：该二维光子晶体中去掉一排水平的介质柱形成水平波导，并且从该水平波导的中心开始向上去掉一排垂直的介质柱形成垂直波导，该垂直波导即为垂直输出波导，该垂直波导与水平波导相交位置的一侧的水平波导为水平输入波导，该垂直波导与水平波导相交位置的另一侧的水平波导为水平输出波导，缺陷腔位于垂直输出波导内靠近与水平输入波导相邻的位置，反射腔位于水平输出波导内与该垂直输出波导相邻的位置，所述反射腔与缺陷腔均包括五个依次排列的介质柱，其中位于中心的中心介质柱的半径比另外四个介质柱的半径大，另外四个介质柱分别两两位于中心介质柱的两侧。

优选地，所述二维光子晶体为正方晶格光子晶体，并且正方晶格光子晶体的介质柱半径为0.21a，a为晶格常数，正方晶格光子晶体的介质柱为硫系玻璃基质，背景为空气。

优选地，所述缺陷腔中的中心介质柱的半径为0.35a，其他四个介质柱的半径为0.21a，所述反射腔中的中心介质柱的半径为0.4a，其他四个介质柱的半径为0.21a。

优选地，所述正方晶格光子晶体的晶格常数a＝620nm。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过调节缺陷腔和反射腔的中心介质柱半径，减少波导和微腔的散射损耗，使得该滤波器在需要波段达到最佳滤波效果，透过率高，Q值也高。

附图说明

图1为本发明实施例的带有反射腔的光子晶体滤波器的结构示意图。

图2是本发明实施例的光子晶体滤波器的带隙宽度与介质柱半径的变化关系图。