基于微環(huán)諧振器的上-下話路濾波器的研究.pdf

1、隨著光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信容量得到了很大地提高。但是光通信網(wǎng)絡(luò)一方面需要不斷提高其工作性能，另一方面也要降低其運(yùn)營(yíng)成本，因此對(duì)光器件的要求也越來(lái)越高。降低網(wǎng)絡(luò)成本的方案之一就是降低網(wǎng)絡(luò)中器件的成本，降低器件成本的關(guān)鍵技術(shù)就是波導(dǎo)器件的集成化，微型化和規(guī)?；?。與此同時(shí)，未來(lái)全光網(wǎng)絡(luò)也非常需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能的新型光波導(dǎo)器件。在波分復(fù)用系統(tǒng)中，具有波長(zhǎng)選擇功能的光上下話路濾波器是一種非常關(guān)鍵的器件，它是降低網(wǎng)絡(luò)成本、推廣光纖到戶(hù)的

2、突破口。由于微環(huán)諧振器具有功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)非常緊湊，特別適合大規(guī)模單片集成的特點(diǎn)，因此它是光學(xué)集成中非常具有發(fā)展?jié)摿Φ脑骷弧?br>　　 本文所設(shè)計(jì)的基于微環(huán)諧振器的上下話路濾波器結(jié)構(gòu)緊湊，性能優(yōu)良并且非常適合光子集成的發(fā)展要求。本文的主要工作如下:
　　 (1)微環(huán)理論基礎(chǔ)的研究。從麥克斯韋方程出發(fā)推導(dǎo)出光波導(dǎo)理論，對(duì)微環(huán)和直波導(dǎo)之間的耦合區(qū)進(jìn)行詳細(xì)地分析，推導(dǎo)出全通型微環(huán)和上下載型微環(huán)的參量模型，得到它們的光強(qiáng)傳遞函數(shù)

3、，分析了衡量濾波器性能的性能參數(shù)。
　　 (2)基于單微環(huán)諧振器的上下話路濾波器的設(shè)計(jì)。首先是對(duì)其工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，通過(guò)分析對(duì)稱(chēng)耦合和非稱(chēng)耦合對(duì)濾波器性能影響，發(fā)現(xiàn)對(duì)稱(chēng)耦合時(shí)濾波器的性能更好，并且分析了損耗對(duì)濾波器性能的影響，分析波導(dǎo)單模傳輸時(shí)，波導(dǎo)的寬度和高度的截止條件，對(duì)波導(dǎo)不同的導(dǎo)模下的有效折射率進(jìn)行數(shù)值求解，同時(shí)也對(duì)耦合系數(shù)與耦合間距的關(guān)系進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化得到微環(huán)模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后實(shí)現(xiàn)了中心頻率為1.

4、55μm，自由光譜范圍為140nm，插入損耗小于0.5dB，半波全寬為13nm的單環(huán)諧振濾波器。
　　 (3)設(shè)計(jì)了一個(gè)雙微環(huán)并聯(lián)諧振濾波器。介紹了并聯(lián)雙環(huán)濾波器的工作原理，詳細(xì)推導(dǎo)了雙環(huán)并聯(lián)濾波器的光強(qiáng)傳遞函數(shù)，按照單微環(huán)的設(shè)計(jì)方法對(duì)雙微環(huán)并聯(lián)濾波器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化得到了模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)，用optiFDTD軟件對(duì)雙環(huán)并聯(lián)諧振濾波器進(jìn)行了數(shù)值模擬，實(shí)現(xiàn)了濾波器的所有性能指標(biāo)都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)并克服單個(gè)微環(huán)存在洛倫茲響應(yīng)的現(xiàn)象，并