一种可调谐的单微环三耦合点的S01微环滤波器-易迪拓培训.PDF

第33卷，第5期 光谱学与光谱分析 2 01 3年5月 and SpectroscopySpectralAnalysis May，2013 一种可调谐的单微环三耦合点的S01微环滤波器 李志全，张 鑫+，孙宇超，李晓云，白春雷 燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004 摘要依据耦合模和传输矩阵理论，设计了一个新型单微环三耦合点的可调谐微环滤波器模型，并模拟 仿真了输出端1：1的光谱特性。模型结构中，采用热光性质稳定的绝缘硅材料，通过改变反馈波导的长度和温 度实现对输出光谱的分析与调制。仿真结果表明，当耦合系数k=0．018时，模型结构的自由光谱范围可近 似认为达到43．8 rlrn，品质因子可达1．25×105，作为滤波器保持了很窄的带宽，很高的品质因子和较大的 自由光谱范围，得出通过改变反馈波导的温度或长度可实现特定谐振波长处滤波效果显著改善的结论，最 后给出了相应的光谱曲线。 关键词绝缘硅；微环谐振器；热光效应；传输矩阵法 中图分类号：TN256文献标识码：A DOI：10．3964／j．issm1000—0593(2013}05—1309—06 SOI材料具有良好的热光性质，有人提出可以利用SOI材料 引 言 制作以微环为核心的热光调制器[1…，并给出了输出信号的 带宽随调制量变化的曲线图。 波导微环谐振器具有滤波性能稳定，结构紧凑，可集成 本工作在传统的两点耦合微环谐振器的基础上增加了一 度高等优点。目前，以它为核心构成的各种不同功能的集成 个耦合点和一段以热光效应稳定的SOI材料作为反馈波导， 光子学器件已成为光子学领域的研究热点之一。自从Chin提出了一种新型的三点耦合式结构。在以前的工作中提出加 等提出双信道单微环的基本结构以来[1]，相继出现了光开 入U型反馈波导的双耦合点微环滤波器只能输出带阻滤波 关，波导传感器，色散补偿器，光差分复用器，陷波滤波器， 器的输出光谱，而且滤波信号只有带宽得到了调制。本研究 高速调制器等具有一定发展前途的光子学器件的设计与研 提出的单微环三耦合点结构具有上下两个信道，分别输出带 究，在新一代全光通信系统和集成光学传感器系统设计中， 阻滤波器和带通滤波器的输出光谱，因此可以通过调节反馈 显示出明显的应用前景[2。4]。 波导的长度和温度来实现上下两个信道输出光谱的同时调 在光开关和波导传感器的设计中，温度，电压等外在物 制。通过仿真分析，给出了温度调制的光谱图，图中不仅滤 理量的变化对波导中输出信号的调制是设计中的核心问题。 波带宽发生了变化，滤波强度也同样发生了变化。滤波器结 一般常见的微环调制器是利用材料的电光、热光等效应改变 构简单，体积小，且具有较好的滤波性能，同时能够保持较 波导的折射率，进而实现输出光谱中谐振峰的漂移[5]。2007 高的Q值。 年有人提出以加入反馈波导的形式实现对输出信号带宽和强 度的调制，并设计了一个双耦合点的电光调制器[“，另外也 1模型理论分析 有人提出可以通过调整反馈波导的长度实现输出光谱中自由 光谱范围的加倍[7]。 图1为单微环三耦合点的新结构，每两个耦合点问所夹 silicon-on-insulator(SOD是一种新型的Si材料，应用于 波导长度设为微环周长的1／3。该结构的工作原理是通过回 光电子学中制作光波导器件有许多优势。如SOI的光电子工 收在耦合区IBl处输出的光场，使之在耦合区Ⅱ处与环内