四环八微腔波分复用器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种四环八微腔波分复用器，其特征在于，包括基板、光子晶体、输入波导、输出波导，环形腔和点微腔，多个所述光子晶体呈三角晶格结构固定分布在所述基板上；所述输入波导设置在所述基板的轴线上，且八个所述输出波导分为两组且分别设置在所述轴线的两侧；四个所述环形腔和八个所述点微腔分为两组且分别设置在所述轴线的两侧，所述输出波导设置在所述点微腔内；本实用新型专利技术四环八微腔波分复用器入光信号损耗低，透过率高，腔内光功率的损耗较低，耦合效率很高，3.环形腔具有多个筛选多个波长的特性，输出光单色性强。

Four-Ring Eight-Microcavity Wavelength Division Multiplexer

The utility model discloses a four-ring eight-microcavity wavelength division multiplexer, which is characterized by a substrate, a photonic crystal, an input waveguide, an output waveguide, a ring cavity and a point microcavity. A plurality of the photonic crystals are fixed on the substrate in a triangular lattice structure; the input waveguide is arranged on the axis of the substrate, and eight output waveguides are divided into two groups and arranged separately. The four ring cavities and eight point microcavities are divided into two groups and arranged on both sides of the axis respectively, and the output waveguide is arranged in the point microcavity; the four ring eight microcavity wavelength division multiplexer of the utility model has low input signal loss, high transmittance, low loss of optical power in the cavity, high coupling efficiency, and multiple screening rings. The output light has strong monochromaticity due to the characteristics of several wavelengths.

【技术实现步骤摘要】
四环八微腔波分复用器
本技术涉及光通信领域，尤其涉及一种四环八微腔波分复用器。
技术介绍
1987，S.John和E.Yablonovitch首次提出了光子晶体的概念。光子晶体是一种高维规则光学结构，可以通过改变其排布方式，改变器件内部光子态的密度(photonicdensityofstates)，从而控制光子晶体中物质的自发辐射。由于光子晶体具有光子能带结构，光波在光子晶体中的色散将被局域在带状结构中，呈现周期性介电结构，使频率落在禁带中的光或电磁波无法传播，从而实现了光子晶体阵列在二维平面上对光的局域作用。由于光子晶体体积在微米级，广泛应用在纳米技术中、光计算机、芯片等领域。光子晶体还可以与多项技术结合，例如制造光子晶体光纤，表面增强拉曼光谱等。其具有良好的传输特性、较高的灵敏度，进而应用到通信、生物等诸多前沿和交叉领域。光子晶体点微腔可在一个很小的腔模体积内实现非常高的品质因子,因此光子晶体微腔在微光学回路中有着非常重要的应用价值。由于光子晶体微腔在谐振时,腔内存储着巨大的能量,因此腔内的谐振杆必存在着由能量密度所引起的梯度力。通过将光力引入光子晶体微腔即可对腔内状态的改变,从而实现全光学调制。通过光机械力效应的方式利用光控光的方法实现纳米光学原件功能比通过非线性效应等传统方法要来得行之有效。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种四环八微腔波分复用器。本技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种四环八微腔波分复用器，其特征在于，包括：基板和光子晶体，多个所述光子晶体呈三角晶格结构固定分布在所述基板上；输入波导和输出波导，所述输入波导设置在所述基板的轴线上，且八个所述输出波导分为两组且分别设置在所述轴线的两侧；环形腔和点微腔，四个所述环形腔和八个所述点微腔分为两组且分别设置在所述轴线的两侧，所述输出波导设置在所述点微腔内；将设置在所述轴线同一侧的两个所述环形腔、四个所述点微腔和四个所述输出波导定义为第一选频组件，将所述轴线另外一侧的另外两个所述环形腔、另外四个所述点微腔，另外四个所述输出波导定义为第二选频组件。具体地，所述第一选频组件和所述第二选频组件在轴向错位设置，且轴向错位距离为2个晶格常数；所述第一选频组件中的四个所述点微腔平行设置，且与所述输入波导的输入方向的夹角为锐角，相邻的两个所述点微腔之间的距离为6个晶格常数，所述输出波导设置在所述点微腔的外端，且两个相邻的所述输出波导之间的距离为4个晶格常数，所述环形腔设置在所述点微腔与所述轴线之间，两个所述环形腔之间的距离为6个晶格常数；所述第二选频组件中的四个所述点微腔平行设置，且与所述输入波导的输入方向的夹角为锐角，相邻的两个所述点微腔之间的距离为6个晶格常数，所述输出波导设置在所述点微腔的外端，且两个相邻的所述输出波导之间的距离为4个晶格常数，所述环形腔设置在所述点微腔与所述轴线之间，两个所述环形腔之间的距离为6个晶格常数。具体地，所述光子晶体周期a＝0.56nm，述光子晶体为介电常数为11.56的介质柱，所述光子晶体介质柱半径为0.2*a，所述介质柱的横截面形状为圆形、椭圆形、三角形或多边形，所述光子晶体结构背景填充材料和腔内填充材料均为介电常数为1的空气介质，所述环形腔为六角环形结构；具体地，所述波分复用器的二维尺寸为22μm×18μm。本技术的有益效果在于：本技术四环八微腔波分复用器入光信号损耗低，透过率高，腔内光功率的损耗较低，耦合效率很高，隔离度高。环形腔具有筛选多个波长的特性，点微腔具有筛选单色波长的特性，输出光的单色性好。附图说明图1是本技术所述的四环八微腔波分复用器的结构示意图；图2是本技术所述四个环形腔的归一化共振频谱图；图3是所述环形腔介质柱半径r＝0.060.2μm对应环形腔的固有频率；图4是所述环形腔介质柱半径r＝0.1440.156μm的线性响应的部分频率；图5是所述点微腔介质柱半径与其固有归一化频率的关系；图6是所述点微腔的吸收峰值随半径增大的红移频谱图；图7是所述点微腔介质柱半径在r＝0.030.05μm的固有频率；图8是所述点微腔介质柱半径在r＝0.160.18μm的固有频率；图9是所述点微腔品质因素与点微腔中心介质柱半径的关系；图10是本技术波分复用器的八通道透过率；图11是本技术波分复用器的通道透过率对数坐标频谱图；具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：如图1所示，本技术一种四环八微腔波分复用器，其特征在于，包括基板1、光子晶体2、输入波导3、输出波导7、环形腔4和点微腔6，多个光子晶体2呈三角晶格结构固定分布在基板1上，输入波导3设置在基板1的轴线上，且八个输出波导7分为两组且分别设置在轴线的两侧，四个环形腔4和八个点微腔6分为两组且分别设置在轴线的两侧，输出波导7设置在点微腔6内，A、B、C、D、E、F、G、H为八个输出波导的代号，光子晶体2为介电常数为11.56的介质柱，介质柱的横截面形状为圆形、椭圆形、三角形或多边形，光子晶体2结构背景填充材料和腔内填充材料均为介电常数为1的空气介质，环形腔4为六角环形结构，波分复用器的二维尺寸为22μm×18μm。将设置在轴线同一侧的两个环形腔4、四个点微腔6和四个输出波导7定义为第一选频组件，将轴线另外一侧的另外两个环形腔4、另外四个点微腔6，另外四个输出波导7定义为第二选频组件，第一选频组件和第二选频组件在轴向错位设置，且轴向错位距离为2个晶格常数；第一选频组件中的四个点微腔6平行设置，且与输入波导3的输入方向的夹角为锐角，相邻的两个点微腔6之间的距离为6个晶格常数，输出波导7设置在点微腔6的外端，且两个相邻的输出波导7之间的距离为4个晶格常数，环形腔4设置在点微腔6与轴线之间，两个环形腔4之间的距离为6个晶格常数；第二选频组件中的四个点微腔6平行设置，且与输入波导3的输入方向的夹角为锐角，相邻的两个点微腔6之间的距离为10个晶格常数，输出波导7设置在点微腔6的外端，且两个相邻的输出波导7之间的距离为4个晶格常数，环形腔4设置在点微腔6与轴线之间，两个环形腔4之间的距离为6个晶格常数。四个环形腔4内均设置有监测器5本技术四环八微腔波分复用器的工作原理如下：本器件截取线性区域波长在通信波长1.55μm附近，1.54μm1.57μm调节范围内，确定环形腔4固有频率，以此为基准调节点微腔6，与环形腔4进行频率匹配。品质因数Q>3000，隔离度<-25dB，所有通道的插入损耗<20％。用时域有限差分对该器件进行仿真模拟，得到每个输出端口的的透射谱图。透射谱范围相对于市面波分复用器更宽，有利于单波长的输出。利用光子晶体2阵列对光线的局域作用，减少光线在该器件内部的吸收散射，包含多个频率的入射光从光信号输入端口入射，不同频率成分分别耦合进入四个环形腔4，可以同时进行多个单波长光信号输出。插入损耗为Po为输出功率，Pi为输入功率信道隔离度满足公式P0为通道中特定频率光波功率；P1为其他各通道泄漏到此通道的光波功率之和。四个环形腔4的对于单次脉冲的透过特性如图2，其中UL为上左环形腔的共振频率谱，UR上右环形腔共振频率谱，DL下左环形腔共振频率谱，DR为下右环形腔共振本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四环八微腔波分复用器，其特征在于，包括：基板和光子晶体，多个所述光子晶体呈三角晶格结构固定分布在所述基板上；输入波导和输出波导，所述输入波导设置在所述基板的轴线上，且八个所述输出波导分为两组且分别设置在所述轴线的两侧；环形腔和点微腔，四个所述环形腔和八个所述点微腔分为两组且分别设置在所述轴线的两侧，所述输出波导设置在所述点微腔内；将设置在所述轴线同一侧的两个所述环形腔、四个所述点微腔和四个所述输出波导定义为第一选频组件，将所述轴线另外一侧的另外两个所述环形腔、另外四个所述点微腔，另外四个所述输出波导定义为第二选频组件。

【技术特征摘要】
1.一种四环八微腔波分复用器，其特征在于，包括：基板和光子晶体，多个所述光子晶体呈三角晶格结构固定分布在所述基板上；输入波导和输出波导，所述输入波导设置在所述基板的轴线上，且八个所述输出波导分为两组且分别设置在所述轴线的两侧；环形腔和点微腔，四个所述环形腔和八个所述点微腔分为两组且分别设置在所述轴线的两侧，所述输出波导设置在所述点微腔内；将设置在所述轴线同一侧的两个所述环形腔、四个所述点微腔和四个所述输出波导定义为第一选频组件，将所述轴线另外一侧的另外两个所述环形腔、另外四个所述点微腔，另外四个所述输出波导定义为第二选频组件。2.根据权利要求1所述的四环八微腔波分复用器，其特征在于：所述第一选频组件和所述第二选频组件在轴向错位设置，且轴向错位距离为2个晶格常数；所述第一选频组件中的四个所述点微腔平行设置，且与所述输入波导的输入方向的夹角为锐角，相邻的两个所述点微腔之间的距离为6个晶格常数，所述输出波导设置在所述点微腔的外端，且两个相...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖益辉，侯雨萧，蔡哲军，蔡俊，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：新型
国别省市：四川,51