[发明专利]一种应用于粗波分复用系统的四通道下路滤波器

说明书

本发明涉及一种应用于粗波分复用系统的四通道下路滤波器，为三角晶格介质柱结构的二维光子晶体，通过在两个水平直通波导中引入两臂具有不同参数、且末端不构成通路的Y波导及两个六边形状的双环结构的谐振腔而实现。整个结构的介质柱材料为相变材料，通过外界诱导两个谐振腔的内环介质柱到不同的相变态，同时合适选择特殊位置介质柱的半径等，可实现满足粗波分复用光通信系统要求的四信道下路滤波功能，具有优良的下路滤波特性。本发明的四通道下路滤波器基于两个谐振腔结构而实现，具有结构简单、尺寸小，易于实现和集成的突出特点，且灵活性高、下路输出波长大小和间隔满足目前实际应用的CWDM光通信系统的要求，在未来光集成系统中有重要应用。

技术领域

本发明是一种多通道的信道下路滤波器，主要应用于粗波分复用通信系统，实现特定波长信号的选择下路。

背景技术

随着人们进入光集成、全光通信时代，波分复用(WDM)系统得到了广泛的研究。基于二维光子晶体的信道下路滤波器具有体积小、易于集成等优势，在波分复用系统中得到了越来越多的应用。环形腔结构具有很好的频谱选择特性，在二维光子晶体中引入波导与环形谐振腔结构，可以实现高性能的信道下路滤波器。近年来，很多研究者通过设计不同结构的谐振腔，实现信号的前向下路或者后向下路输出功能；通过级联多个谐振腔，实现多通道下路滤波器。理想的多通道下路滤波器应该具有尺寸小、结构简单、易于实现、下路输出效率高、谐振波长大小以及波长间隔满足系统要求等特性。

在先技术[1](参见Optics Express，Takano H,Song B S,Asano T,Noda S.2006，14(8)：3491-3496)采用五个不同晶格常数的三角晶格二维光子晶体，通过引入不同参数的四个谐振腔，实现了四波长分别为1516nm、1536nm、1559nm和1583nm的下路输出。该结构虽然实现了高效率的下路输出功能，但是实现四通道的下路输出需要四个谐振腔，器件整体尺寸较大，而且采用的异质结构大大增加了器件结构的复杂性，不利于器件的制备。此外，四个下路波长不符合目前普遍采用的WDM系统，如粗波分复用(CWDM)或密集波分复用系统(DWDM)对传输信号波长的具体要求。

在先技术[2](参见Optik，Alipour-Banaei H,Mehdizadeh F,SerajmohammadiS.2013,124:5964-5967)通过在三角晶格的二维光子晶体中引入四个不同参数的“X”形谐振腔，实现了四通道信号的下路输出。下路波长分别为：1563.5nm、1566.2nm、1569.7nm、1572.6nm，其透射率分别为45％、50％、51％、63％，平均透射率只有53％。可见该下路滤波器下路效率不高，下路波长也不符合CDWM系统或DWDM系统的具体要求，且由于结构中需要四个谐振腔来实现，结构复杂，尺寸较大。

在先技术[3](参见Optik，Gupta N D,Janyani V.2014,125：5833-5836)通过在正方格子的二维光子晶体中引入四个不同参数的谐振腔结构，实现了四通道信号下路滤波，其下路波长分别为1558.9nm、1559.7nm、1560.6nm、1561.3nm。该信道下路滤波器的下路效率较低，且四个下路波长不满足WDM系统的特定要求。此外，该结构由于也采用了四个谐振腔结构，结构复杂，尺寸较大，不利用实际应用和集成。

在先技术[4](参见Opt Rev,Fallahi V,Seifouri M,Olyaee S,Alipour-BanaeiH.2017,24:605–610)通过在三角晶格两维光子晶体中引入不同参数的四个六边形环形腔，实现了四通道信号下路输出，下路波长分别为1583nm、1585.2nm、1587.2nm、1589nm，平均透射率高达95.8％。该结构也存在实现四通道下路输出需要四个谐振腔的突出问题，大幅度增加了器件结构的复杂性、尺寸和成本，而且四个下路波长的大小以及间隔也不满足CDWM系统或DWDM系统的具体要求。

发明内容