基于氮化硅微环和载波分离的可重构微波光子带通滤波器

发布时间：2021-08-20 04:05

　　基于Add-Drop型氮化硅微环滤波器,利用光学单边带调制和光载波分离的方法,实现可重构微波光子带通滤波器。滤波器带宽和带外抑制比分别达到726 MHz和37.0dB。并且通过改变光载波波长实现1.64～23.41GHz的滤波器频率调谐;通过调节微环耦合系数实现0.683～2.246GHz的滤波器带宽调谐,在带宽调谐范围内带外抑制比大于26dB。 

【文章来源】：激光与光电子学进展. 2020,57(01)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

微波光子滤波器原理图。（a）链路图；（b）链路中各点的频谱示意图

式中：PC为光载波的光功率。由（7）式可以看出，微波光子滤波器的性能与光学滤波器的传输函数有关。基于MZI的Add-Drop型氮化硅微环结构如图2所示。采用如图2(a）所示的低传输损耗双条形氮化硅光波导结构：波导宽度为W=1.2μm，两层氮化硅芯层厚度均为H=170nm，间隔G=500nm，其折射率n1为2；包层为SiO2，厚度为8μm，其折射率n2为1.446。利用Si3N4的热光效应，通过改变施加在电极（heater1和heater2）上的电功率，可以改变波导与谐振腔之间的耦合系数。光从input输入，则Drop端的传输函数Hd（ω）可写为[20]

首先通过光波测试系统（Agilent 8164A）测量了氮化硅微环的透射谱。图3(a）为对电极1和电极2分别加载228mW和247mW电功率时，测试得到的Through和Drop端透射谱。测试得到微环自由光谱范围fFSR≈47.38GHz,Drop端输出的光学带通滤波器的消光比和3dB带宽分别是32.4dB和646MHz。基于（8）式对测量光谱进行拟合，得到微环的损耗因子为a≈0.9873，振幅透射率t1≈0.9766和t2≈0.9925。图3(a）中点和曲线分别为测试和拟合结果，可以看出两者符合得很好。若将光载波设置在微环非谐振区，其与最近谐振峰的频率之差fRF即为微波光子滤波器的中心频率。光载波与微环谐振频率差为10GHz时得到的微波光子带通滤波器的频谱响应理论仿真与实验结果如图3(b）所示，可以看出理论和实验基本符合，测得的微波光子滤波器带外抑制比和3dB带宽约为37.0dB和726MHz。通过改变光载波波长可以实现该微波光子带通滤波器的频率调谐，实验中实现了1.64～23.41GHz的滤波器频率调谐，结果如图4所示。通过增大微环的FSR可以实现更大频率范围的调谐。


本文编号：3352775