基于二维光子晶体射频带通滤波器的研究

发布时间：2020-12-12 16:50

　　为了提高无线通信系统的传输质量,提出了一种新型基于二维光子晶体射频带通滤波器,滤波器的结构由线缺陷波导和Aubry-André-Harper （AAH）谐振腔组成。通过改变AAH谐振腔与输出波导间介质柱的半径,增加它们之间的耦合系数,从而实现在1666.64μm处射频波段的滤波。仿真结果表明:该射频滤波器性能优良,通带中心波长为1666μm,透射率为0.99,通带插入损耗为0.06 dB,品质因数Q值为1×10⁴,器件尺寸小,结构简单,易于大规模集成。 

【文章来源】：光通信技术. 2020年11期 第31-34页 北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

二维光子晶体结构图和带隙图

图1 二维光子晶体结构图和带隙图本文所提出的二维光子晶体射频带通滤波器的结构如图2所示。基底为空气，在基底中圆柱形介质柱以20×20阵列周期性排列。本文在完整结构的中心处沿着水平方向移除8个介质柱，形成线缺陷波导作为它的输入波导，左侧为输入端A。在主波导上方第2排介质柱处移除一排介质柱，利用Aubry-André-Harper(AAH）谐振腔模型理论在此通道中引入N个圆形介质柱形成AAH谐振腔（图中蓝色区域），在AAH谐振腔中心上方沿着垂直方向移除一列介质柱作为输出波导，上侧为输出端B。为了保持谐振腔结构的对称性AAH谐振腔中间的2个介质柱相对于点缺陷中心位置向两边各偏移了δ=0.4a,a为谐振腔的振幅。AAH谐振腔晶格常数为a′，介质柱半径为r′，AAH谐振腔中介质柱的个数N与晶格失配参数β之间应满足β=N (N+1）。本结构中AAH谐振腔介质柱数取N=4，则可以确定其余参数β=0.8,a′=aβ=480μm,AAH谐振腔半径r′=80μm。

其中，ω0表示未扰动晶格的频率，cy表示位置y处对应沃尼埃函数的展开系数，J为相邻间隙位置处由基函数重叠引起的隧道耦合效率。本文提出的二维光子晶体射频带通滤波器的结构是基于反射壁下载型模型所设计的，其结构图如图3所示。假设微腔与波导间的幅值衰减系数满足模型简化条件，那么可以等效为无本征损耗模型。该结构的时域耦合模方程如下：

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种小型化的高性能双阻带滤波器设计[J]. 钟耀霞,程建斌,李丹.  电视技术. 2019(02)
[2]A high quality factor photonic crystal channel-drop filter with a linear gradient microcavity[J]. 李传起,范庆斌,陆叶,罗德俊,孔一卜,张东闯.  Optoelectronics Letters. 2015(03)



本文编号：2912938