一种精确调谐一维光子晶体双通道滤波器

本发明涉及的是光通信领域，特别涉及一种可精确调谐一维光子晶体双通道滤波器。

背景技术：

1、当光子晶体结构中存在缺陷，就易于产生局域态，与局域态同频的光子或者束缚于结构之中，或者借助于共振隧穿的效应通过光子晶体，进而产生了十分广泛的应用，包括光学滤波器。近年来，研究集中于单通道滤波器，在处理多个独立信号时出现问题，双通道滤波器可以同时处理两个波段的信息。也有关于多通道滤波器的研究，但是其调谐方式是机械调节一维光子晶体缺陷层厚度来达到调谐效果，操作不太方便。目前对一维光子晶体双通道滤波器的研究更多的是说明透射峰的大致改变趋势，以及说明了影响因素，并没有定量的去研究。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可精确调谐一维光子晶体双通道滤波器。

2、本发明所采用的技术方案是：一种精确调谐一维光子晶体双通道滤波器，该一维光子晶体双通道滤波器的结构为(ab)n/d/(aca)/d/(ba)n，其中，a、b、c和d是构成一维光子晶体双通道滤波器的材料层，n表示ab结构层单元或者ba结构层单元的周期数，所述ab结构层单元由一层材料层a和一层材料层b叠加而成层，所述结构层单元ba由一层材料层b和一层材料层a叠加而成，aca结构层由顺序叠加的一层材料层a、一层材料层c、一层材料层a组成，材料层d是电光材料层，两层电极材料层中的每层的相对的两侧分别固定有一对金属电极，每对金属电极分别对一层的电极材料层施加电场，通过调整每对金属电极之间的电压调整每对金属电极之间的电极材料层的折射率，进而调整一维光子晶体双通道滤波器的透射峰的位置。

3、一维光子晶体双通道滤波器是一个镜像对称的结构，ab结构层单元和ba结构层单元中的材料层a厚度d1＝111.0nm，材料层b厚度d2＝265.0nm，电极材料层厚度d3＝490nm，aca结构层为缺陷材料层，缺陷材料中的材料层a厚度d4＝333.0nm，缺陷材料中的材料层c厚度d5＝200.0nm，a＝d1+d2，a为一维光子晶体双通道滤波器的晶格常数。

4、一维光子晶体双通道滤波器对1450nm-1650nm范围内任一波长的入射波的反射率r和透射率t的计算公式为：

5、

6、

7、

8、t＝|t|2，

9、r＝|r|2，

10、其中r是一维光子晶体双通道滤波器的反射系数，t是一维光子晶体双通道滤波器的透射系数，ei、er、et分别代表一维光子晶体双通道滤波器的入射，反射和透射场分量，m是一维光子晶体双通道滤波器的传输矩阵，m11,m12,m21,m22是传输矩阵中的四个元素，入射场量为1。

11、一维光子晶体双通道滤波器的传输矩阵m为：

12、

13、

14、kn＝2π*ff*nn，

15、

16、其中，m(n)表示所述一维光子晶体双通道滤波器第kn层单层膜的传输矩阵，λ表示1450nm-1650nm范围内任一入射波的波长，kn为一维光子晶体双通道滤波器每层介质层的波数，nn为一维光子晶体双通道滤波器的第n层介质材料的折射率，εn为一维光子晶体双通道滤波器的第n层介质的介电常数，ff为约化频率，a是一维光子晶体双通道滤波器的晶格常数，dn为维光子晶体双通道滤波器的第n层介质材料的厚度。

17、本发明的有益效果是：本发明可以精确调谐透射峰的位置。

技术特征：

1.一种精确调谐一维光子晶体双通道滤波器，其特征在于：该一维光子晶体双通道滤波器的结构为(ab)n/d/(aca)/d/(ba)n，其中，a、b、c和d是构成一维光子晶体双通道滤波器的材料层，n表示ab结构层单元或者ba结构层单元的周期数，所述ab结构层单元由一层材料层a和一层材料层b叠加而成层，所述结构层单元ba由一层材料层b和一层材料层a叠加而成，aca结构层由顺序叠加的一层材料层a、一层材料层c、一层材料层a组成，材料层d是电光材料层，两层电极材料层中的每层的相对的两侧分别固定有一对金属电极，每对金属电极分别对一层的电极材料层施加电场，通过调整每对金属电极之间的电压调整每对金属电极之间的电极材料层的折射率，进而调整一维光子晶体双通道滤波器的透射峰的位置。

2.如权利要求1所述的一种精确调谐一维光子晶体双通道滤波器，其特征在于：一维光子晶体双通道滤波器是一个镜像对称的结构，ab结构层单元和ba结构层单元中的材料层a厚度d1＝111.0nm，材料层b厚度d2＝265.0nm，电极材料层厚度d3＝490nm，aca结构层为缺陷材料层，缺陷材料中的材料层a厚度d4＝333.0nm，缺陷材料中的材料层c厚度d5＝200.0nm，a＝d1+d2，a为一维光子晶体双通道滤波器的晶格常数。

3.如权利要求2所述的一种精确调谐一维光子晶体双通道滤波器，其特征在于：一维光子晶体双通道滤波器对1450nm-1650nm范围内任一波长的入射波的反射率r和透射率t的计算公式为：

4.如权利要求2所述的一种精确调谐一维光子晶体双通道滤波器，其特征在于：一维光子晶体双通道滤波器的传输矩阵m为：

技术总结
本发明涉及的是光通信领域，一种精确调谐一维光子晶体双通道滤波器，该一维光子晶体双通道滤波器的结构为(AB)<supgt;N</supgt;/D/(ACA)/D/(BA)<supgt;N</supgt;，其中，A、B、C和D是构成一维光子晶体双通道滤波器的材料层，N表示AB结构层单元或者BA结构层单元的周期数，材料层D是电光材料层，两层电极材料层中的每层的相对的两侧分别固定有一对金属电极，每对金属电极分别对一层的电极材料层施加电场，通过调整每对金属电极之间的电压调整每对金属电极之间的电极材料层的折射率，进而调整一维光子晶体双通道滤波器的透射峰的位置。

技术研发人员：张明达,王海燕,费宏明,曹斌照,刘欣,杨毅彪
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7