超微光子晶體型三波長分束器的設計與研究.pdf

1、光子晶體作為一種新型的人工材料,由于具有光子禁帶的特點而受到了廣泛的關注并且成為目前光通信領域的研究前沿。光子晶體的周期僅為波長的數量級,使得光子晶體器件具有體積超小、結構緊湊等特點。光子晶體波導是構建未來光子集成回路的重要部件之一,其是通過在完整光子晶體中引入線缺陷而形成。本論文研究了二維光子晶體波導及波導耦合器的特性,并基于不同的原理設計了三波長分束器,在光纖到戶網絡系統(tǒng)中具有重要的應用前景。
　　 首先,基于耦合模理論,分

2、析了二光子晶體波導形成的耦合器的耦合特性。隨后,將三個光子晶體單模波導平行鄰近放置,構建三光子晶體波導耦合器,并視為多模波導耦合系統(tǒng),根據自映像原理,獲得了成輸入場正像和鏡像的數值條件。采用平面波展開法計算分析了二波導耦合器和三波導耦合器的色散特性,得出其具有相同的解耦合點,即解耦合頻率保持不變。
　　 基于三波導耦合器和二波導耦合器具有相同的解耦合點,通過級聯三波導耦合器和二波導耦合器設計了一種新型超微波導耦合型三波長分束器,

3、實現了1310、1490和1550nm三個波長的分束。僅通過引入單個點缺陷,同時實現了三個波長高消光比輸出。所設計的器件結構簡單,體積小,總尺寸只有30μm×1μm。
　　 應用平面波展開法計算和研究了空氣孔型光子晶體波導的色散特性。研究結果表明通過增大波導邊緣空氣孔的半徑,波導基模的截止頻率會向高頻率方向移動。由于光子禁帶的存在,頻率大于截止頻率的光波可以在波導中傳輸,而頻率小于截止頻率的光波則被禁止。因此,基于這些特性設計了