多层光子晶体滤波器研究深圳大学.PDFVIP

第 22 卷 　第 1 期 光 　学 　学 　报 Vol . 22 ,No . 1 　　　 　 　　　　　　　 　　　　　　　　 　 　　　　　 2002 年 1 月 AC TA O P T ICA SIN ICA J anuary , 2002 文章编号 :(2002) 0 1007906 多层光子晶体滤波器研究 1) 1) 2) 3) 欧阳征标 　李景镇 　张道中 　王启明 1) , 深圳大学科技研究院 , 深圳 5 18060 2) , 中国科学院物理所光物理实验室 , 北京 100080 3) , 中国科学院半导体研究所 , 北京 100083 摘要 : 　从双层结构出发研究了一种由多块不同的单周期光子晶体组合而成的多层结构的滤波器 ,论述了这种滤 波器的工作原理 。研究表明这种结构适于制作带通 、窄带通过 、带阻、宽带带阻、高通以及其它各种性能的滤波器 。 实验和理论研究的结果相一致 。 关键词 : 　光滤波器 ; 光子晶体 ; 传输系数 ; 光子禁带 中图分类号 : TN203 　　　文献标识码 : A 1 　引　　言 在大量的数值模拟和筛选的基础上的 ,不仅工作效 率低 ,而且计算费用高 。为了克服这些缺点 ,我们研 光滤波器是光子技术的基本元件之一 ,在光通 究了一种新型的光子晶体滤波器 ———多层结构的光 信和光学信息处理方面有着广泛的应用 。光滤波器 子晶体滤波器 ,它由几块不同的单周期光子晶体组 的质量和体积等参数直接影响到它的应用价值 。光 合而成 。早期曾经有关于多层结构光子晶体的研究 子晶体是 90 年代初出现的一种新型的人工结构材 [ 11 , 12 ] [ 1～6 ] 报道 ,这些研究的目的是为了增加光子禁带的 料 ,它是由高介电常数介质材料和低介电常数 宽度 ,本文的目的是研究可以用于各种滤波的多层 介质材料在空间上作周期交替排列而得到的 ,其晶 结构的光子晶体 。它在设计上具有简明性 、系统性 格常数与工作光波的波长为同一个数量级 。光子晶 以及设计计算量少等特点 , 易于设计特宽的带阻滤 体具有光子频率禁带 ,常简称为光子禁带 ,频率在禁 波器和高品质因素的窄带滤波器 ,也易于进行光滤 带区内的光子是不能在光子晶体中存在的。因此 , 波器的优化设计 。 一块光子晶体就是一个自然的理想带阻滤波器 。利 用金属材料制作的光子晶体在某一频率之下全是禁 带区 ,是理想的高通滤波器[7 ,8 ] 。而通过在光子晶 2 　多层光子晶体滤波器的基本工作原 体中制造缺陷或者使光子晶体的晶格常数产生微扰 　理 的方法 ,可以实现窄带滤波[9 , 10 ] 。光子晶体滤波器