[发明专利]基于二维封闭式光子晶体结构的二阶以上窄带通滤波器

说明书

本发明提供一种基于二维封闭式光子晶体结构的二阶以上窄带通滤波器，包括：第一金属板、金属柱阵列及第二金属板，金属柱阵列包括周围金属柱及缺陷金属柱；周围金属柱呈行和列等间距排布；缺陷金属柱呈列排布；缺陷金属柱两侧均与周围金属柱相邻；缺陷金属柱与相邻的周围金属柱之间的间距与两相邻周围金属柱之间的间距相等；缺陷金属柱包括第一缺陷金属柱至第N缺陷金属柱，N≥2，且以第一缺陷金属柱至第N缺陷金属柱为缺陷金属柱周期依次呈列排布，相邻两个所述缺陷金属柱周期之间具有间隔，间隔为相邻两缺陷金属柱之间间距的两倍。可解决二阶以上带通滤波器频带宽，频带工作效率相差大且频带内振荡明显的问题。

技术领域

本发明属于集成光子晶体技术领域，特别是涉及一种基于二维封闭式光子晶体结构的二阶以上窄带通滤波器。

背景技术

近几十年来，随着集成光路技术的迅速发展，被称为“光半导体”的光子晶体引起了人们的广泛关注。光子晶体是介电常数呈现周期性分布的周期性结构材料。与半导体的价带、导带、通带类似，光子晶体也存在着光子能带，当其周期性介电常数满足一定条件时，会禁止某些频率的光传输，称之为光子禁带。

基于光子晶体的各种滤波器也被科研人员大量研究。2005年，D.Park与S.Kim等人提出了基于耦合模理论和传统电路分析法的三阶光谐振腔光子晶体滤波器。2012年，S.Kocaman和M.S.Aras等人第一次在芯片尺寸级别上成功实现了基于光子晶体的滤波器，同年，S.Robinson和R.Nakkeeran二人首次在光子晶体中剔除一排介质柱同时引入其他点缺陷设计了新型光子晶体滤波器。2014年，Chen Chunping等人在L型光子晶体波导中实现了太赫兹滤波。2016年，Zhen Gao和Fei Gao等人在新型的表面波光子晶体中引入缺陷构造了新型的表面波光子晶体陷波滤波器。

然而，之前，我们发现在Zhen Gao的表面波光子晶体的基础之上，可以构建一种新型的光子晶体乃至在其禁带之下也可以作为集成光路波导工作，称之为封闭式表面波光子晶体。同时，关于光子晶体双带通及多带通滤波的相关研究并不多，其物理机制与研制技术亟需解决。

因此，提供一种基于封闭式表面波光子晶体结构的二阶以上窄带通滤波器，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于二维封闭式光子晶体结构的二阶以上窄带通滤波器，用于扩大封闭式表面光子晶体结构的应用。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于二维封闭式光子晶体结构的二阶以上窄带通滤波器，所述窄带通滤波器包括：

依次层叠的第一金属板、金属柱阵列及第二金属板；

所述金属柱阵列包括周围金属柱及缺陷金属柱；所述周围金属柱的两端分别与所述第一金属板及所述第二金属板相接触；所述周围金属柱呈行和列等间距排布；所述缺陷金属柱呈列排布；所述缺陷金属柱两侧均与所述周围金属柱相邻；所述缺陷金属柱与相邻的所述周围金属柱之间的间距与呈行和列等间距排布的两相邻所述周围金属柱之间的间距相等；

所述缺陷金属柱包括第一缺陷金属柱至第N缺陷金属柱，N≥2，且以所述第一缺陷金属柱至第N缺陷金属柱为缺陷金属柱周期依次呈列排布，相邻两个所述缺陷金属柱周期之间具有间隔，所述间隔为相邻两所述缺陷金属柱之间间距的两倍；

所述缺陷金属柱的高度小于所述周围金属柱的高度，所述缺陷金属柱的横截面积小于所述周围金属柱的横截面积。

可选地，所述金属柱阵列为方形阵列，

进一步地，所述周围金属柱均为相同的金属柱，所述缺陷金属柱均为相同的金属柱。

进一步地，所述周围金属柱的横截面形状与所述缺陷金属柱的横截面形状相同。

进一步地，所述周围金属柱的横截面形状及所述缺陷金属柱的横截面形状均为四重对称图形。