基于光子晶体环形腔的滤波与分束器件设计

doi:10.13438/j.cnki.jdzk.2022.02.007

吉首大学学报（自然科学版） ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (2): 38-44.DOI: 10.13438/j.cnki.jdzk.2022.02.007

基于光子晶体环形腔的滤波与分束器件设计

吴聪，孙晶，苏慕阳，钟亮

（吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首 416000）

出版日期:2022-03-25 发布日期:2022-07-14
通讯作者: 孙晶（1982—），女，山东济宁人，吉首大学物理与机电工程学院副教授，硕士生导师，主要从事非线性光学研究.
作者简介:吴聪（1997—），女，湖南汨罗人，吉首大学物理与机电工程学院硕士研究生，主要从事非线性光学研究
基金资助:
吉首大学研究生校级科研项目（JDY21024）

Design of Filter and Beam Aplitting Device Based on Photonic Crystal Ring Cavity

WU Cong,SUN Jing,SU Muyang,ZHONG Liang

（College of Physics and Electromechanical Engineering,Jishou University,Jishou 416000,Hunan China）

Online:2022-03-25 Published:2022-07-14

摘要/Abstract

摘要：基于光子晶体环形腔与波导之间的共振耦合原理，设计了一款由环形缺陷和线缺陷组成的三端口二维三角晶格光子晶体双功能器件.运用平面波展开法和时域有限差分法分析了光波在器件结构中的传输特性，得到了传输特性曲线和光场分布，然后讨论了环形腔中心柱数量和疏密程度对输出端口透射率的影响.结果表明，通过调节环形腔中心介质柱的数量可进行选频，当环形腔中心柱数量为5时，器件可实现波长1.346，1.455 μm的滤波功能与波长1.414 μm的波束均分功能；根据中心柱水平和竖直方向的间距对透射率的影响规律，得到器件的最佳结构参数，以及器件的滤波与分束波长透射率.

关键词： 光子晶体, 三角晶格, 环形谐振腔, 中心介质柱

Abstract: Based on the resonance coupling principle of photonic crystal ring cavity and waveguide,a three-port photonic crystal dual-function device with two-dimensional triangular lattice was designed,which was composed of ring defect and line defect.The plane wave expansion method and the finite difference time domain method were used to analyze the transmission characteristics of optical wave in the device,and thus the transmission characteristic curve and the light field distribution were obtained.Then the influence of the number and density of the central dielectric column on the transmission efficiency of the output port was discussed.The results show that the frequency can be selected by adjusting the number of central dielectric columns.When the number of medium column was 5,the device achieved the filtering function of 1.346 μm,1.455 μm and beam splitting function of 1.414 μm.According to the influence of the horizontal and vertical spacing of the central column on the transmittance,the optimal structure parameters of the device was obtained,and the transmittance of the filter wavelength and beam splitting wavelength of the device are calculated.

Key words: photonic crystal, triangular lattice, ring resonator, central dielectric column

吴聪, 孙晶, 苏慕阳, 钟亮晶, 苏慕阳, 钟亮. 基于光子晶体环形腔的滤波与分束器件设计[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2022, 43(2): 38-44.

WU Cong, SUN Jing, SU Muyang, ZHONG Liang. Design of Filter and Beam Aplitting Device Based on Photonic Crystal Ring Cavity[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2022, 43(2): 38-44.

参考文献

[1] YABLONOVITCH ELI.Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics[J].Physical Review Letters，1987，58(20)：2059-2062.
[2] JOHN SAJEEV.Strong Localization of Photons in Certain Disordered Dielectric Superlattices[J].Physical Review Letters，1987，58(23)：2486-2489.
[3] PLIHAL M，MARADUDIN A A.Photonic Band Structure of Two-Dimensional Systems：the Triangular Lattice[J].Physical Review B，1991，44(16)：8565-8571.
[4] YABLONOVITCH E，GMITTER T J.Photonic Band Structure：the Face-Centered-Cubic Case[J].Physical Review Letters，1989，63(18)：1950-1953.
[5] 李韵嘉,李军,文化锋,等.基于波导与环形腔耦合的多通道光子晶体滤波器[J].光电子·激光，2021，32(5)：443-450.
[6] 吴立恒,王明红.谐振腔侧边1×5介质柱调谐光子晶体滤波器[J].强激光与粒子束，2019，31(1):50-56.
[7] 梁龙学,张晓金,吴小所,等.基于磁光子晶体的太赫兹滤波器和光开关[J].光学学报,2018，38(5):138-143.
[8] 唐秀福,苏安,何小超,等.四元异质结构光子晶体的光开关功能[J].红外与激光工程,2017，46(S1):126-130.
[9] 赵丽娟,梁若愚,徐志钮.光子晶体光纤的设计与应用研究综述[J].半导体光电,2020,41(4)：464-471.
[10] HUANG Huimin，ZHANG Zhenrong，YU Yang，et al.A Highly Magnetic Field Sensitive Photonic Crystal Fiber Based on Surface Plasmon Resonance[J].Sensors，2020，20(18)：5193.
[11] BUTLER S M,BAKOZ A P，SINGARAVELU P K J，et al.Frequency Modulated Hybrid Photonic Crystal Laser by Thermal Tuning[J].Optics Express，2019，27(8)：11312-11322.
[12] LEE WOOK-JAE，KIM HYUNSEOK，YOU JONG-BUM，et al.Ultracompact Bottom-Up Photonic Crystal Lasers on Silicon-on-Insulator[J].Scientific Reports，2017，7(1)：9543.
[13] 刘茂军,周莹,王丽,等.二维光子晶体完全光子带隙的优化设计[J].吉林大学学报(理学版)，2017，55(5)：1292-1296.
[14] 严清博.基于二维光子晶体全光逻辑门的设计与研究[D].兰州:兰州交通大学,2020:11-15.
[15] WAKS EDO，VUCKOVIC JELENA.Coupled Mode Theory for Photonic Crystal Cavity-Waveguide Interaction[J].Optic Express，2005，13(13)：5064-5073.
[16] 王周益,文化锋,李韵嘉,等.新型光子晶体四通道滤波器研究与设计[J].光电子·激光,2021，32(4):425-430.
[17] 王娅欣,张克非,邵龙,等.六信道光子晶体环形腔波分解复用器的设计[J].激光杂志,2019，40(6):45-49.

基于光子晶体环形腔的滤波与分束器件设计

Design of Filter and Beam Aplitting Device Based on Photonic Crystal Ring Cavity

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 0

编辑推荐

Metrics

本文评价