带虚设层的抗反射结构导模共振滤波器设计与分析.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 2 (2013) 024215 带虚设层的抗反射结构导模共振滤波器设计与分析* 123 2 2 3† 1 桑田 蔡托 刘芳 蔡绍洪 张大伟 1) ( 上海理工大学, 上海市现代光学系统重点实验室, 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093 ) 2) ( 黔南民族师范学院, 物理与电子科学系, 都匀 558000 ) 3) ( 贵州财经大学, 贵州省经济系统仿真重点实验室, 贵阳 550004 ) ( 2012 年5 月3 日收到; 2012 年8 月25 日收到修改稿) 提出带虚设层的抗反射导模共振滤波器结构及设计方法, 该方法适用于任意角度入射带虚设层的抗反射结构 导模共振滤波器设计与分析. 得到带虚设层的导模共振滤波器抗反射结构所满足的关系式. 指出在维持虚设层光学 厚度不变的情况下, 可以通过不同选材, 在低反射旁带中实现等带宽不同波长的选择. 此外, 由于结构的抗反射特性 在低角范围内具有较大的角度容差, 改变入射角, 可以实现滤波波长及光谱带宽在宽光谱范围内的准线性可调谐. 关键词: 虚设层, 抗反射, 导模共振, 滤波 PACS: 42.79.Ci, 42.25.Fx, 42.79.Gn DOI: 10.7498/aps/62.024215 1 引言 性. 此外, 斜入射情形抗反射导模共振滤波器的设 23 计方法也能实现良好的滤波性能 . 但上述方法 导模共振效应是波导光栅所支持的导模(泄漏 主要针对TM 模入射导模共振在布儒斯特角附近 模) 受到光栅衍射级次的激发, 从而引起衍射光场 滤波情形. 本文针对TE 模入射情形, 提出带虚设层 能量的重新分配, 使光场相对于入射角或波长等物 的抗反射导模共振滤波器结构及设计方法, 该方法 12 理量的微小变化产生突变 . 基于导模共振效应 适用于任意角度入射带虚设层的抗反射结构导模 的亚波长光栅是一种新型的衍射光学元件, 具有衍 共振滤波器设计与分析. 得到带虚设层的导模共振 射效率高、共振波长和带宽可控以及在宽光谱范 滤波器抗反射结构所满足的关系式. 结合设计方法, 3 围内具有极高反射率等特性 . 利用导模共振条 对这类滤波器的相关特性开展分析探究. 件下的高反射率和窄带性质, 亚波长光栅主要用作 4−6 78 反射滤波器 、可调滤波器 、偏振光学元 件 910 等. 近年来, 随着微纳科学技术的不断 2 结构与设计方法 发展, 基于导模共振效应的亚波长光栅在电光器 件 1112、微机电系统1314、高反射器件15−17、 图1 为带虚设层的抗反射导模共振滤波器结 1819 构模型. 入射媒质和基底的折射率分别为n 和n , 带通滤光 等方面的研究引起了人们的重视. c s 为了提高导模共振滤波器的滤波特性, 通常采 光栅层由折射率分别为nH 和nL 的