基于光学谐振腔的滤波器研究

发布时间：2020-03-18 21:33

【摘要】：光学滤波器在激光、光通信和光信息处理等方面都有很重要的作用。作为光通讯系统的基础元件,光学谐振腔在现代波分复用网络中一项非常重要的功能就是滤波器。因此基于集成光学和微纳光纤这两大光学平台的光学谐振腔滤波器近年来受到研究人员的广泛关注。在集成光学中,可调制光学滤波器可以根据实际的需求实现对任意波长的光信号进行滤波,在波分复用和解复用方面也发挥着重要作用;在光纤光学中,以微纳光纤为基础的滤波器件作为光纤传输系统的基本元件被广泛研究,而基于石墨烯辅助的全光纤可调谐光学滤波器件在光开关,滤波器,传感器等方面也引起了大量的研究兴趣。本课题是在系统分析了片上级联微环谐振器,基于微纳光纤的结型谐振器以及石墨烯对石墨烯辅助反馈结构的作用基础上,设计,制作以及优化了三种新型滤波器件。主要研究内容包括:1.本文设计并制作了一个可调制的基于二阶级联微环谐振器的光学滤波器,该器件具有优于单个微环谐振器的滤波特性且工艺上易于实现。通过热光调谐的方式,该滤波器能被加热电极精确控制实现一个自由谱范围内的调制。2.提出了一个新的方法,使用单根拉锥光纤设计并制作了一个全光纤上下载滤波器。整个器件的耦合区都是由同根光纤构成,克服了插入过程的损耗以及模式不匹配造成的损耗,具有低损耗,高消光比以及高品质因数等特点。3.基于单根拉锥光纤设计了一种包含单个结型谐振器以及反馈区的谐振器结构。利用二维材料的非线性特性以及光和物质间的相互作用,对其反馈区的折射率进行调节以对其产生的滤波谱型进行周期性全光调节。本文也探究并分析了其工作原理及模型。
【图文】：

微环,谐振腔,结构示意图,环形波导

图 2.1 微环谐振腔的结构示意图环形谐振腔是一个干涉型器件，其最基础的结构可以表示为一形波导相互耦合而成的具有滤波功能的器件。其环形波导去可的 F-P 腔（法布里－珀罗干涉仪）。如图所示，输入的单色光effm N L时，即光信号绕微环周长传输的光程差为光信号波光信号会经过耦合区域耦合至环内并不断发生相长干涉，直到时环内输入的能量与环的损耗平衡，输出端没有能量。这里是光信号波长，，effN 为环形波导的有效折射率，R 为环形波导为环形波导的周长。而当输入的光波长不在谐振波长处，即m 号在环内不断发生相消干涉，直到所有的能量都在输出端输出DTD 算法模拟了单环谐振腔在谐振条件下的光场传输条件。散射矩阵模型

临界耦合,输出谱,单波,单环

兰州大学硕士研究生学位论文基于光学谐振腔的滤波器研究特别的，当相位积累2t m时，此时的光功率表达式可以简化为 222 22E1tPt （2.10） 2224 421E1tPt （2.11）当器件满足谐振条件时，还存在一种更特殊的情况，即时，此时输出端的传输功率完全为零，我们称之为临界耦合状态。如图 2.2 所示，我们可以得到单环单波导在临界耦合情况下的输出谱线。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713

【参考文献】