[发明专利]一维光子晶体多通道滤波器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光子晶体滤波器，具体地说是一维光子晶体多通道滤波器及其制备方法。

背景技术

在现代信息社会中，随着技术的不断发展，需要传输的信息量的不断增加，现代光通信器件朝着高容量、大宽带、集成化、小型化方向发展，密集波分复用（DWDM）技术的迅速实用化，为高速率，大容量信息的长距离运输提供了易于实现的方式。光波分复用（WDM）技术是能将不同波长的光信号组合（合波）起来传输，又能将光纤中组合传输的光信号分开（分波）送入不同的通信终端或指定光纤的一种光学技术。目前实现光信号的WDM技术有很多，这些方法或者是系统体积大而复杂，或者性能不够理想，难以满足日益发展的WDM技术要求。

近年来出现了一种新的人工材料--光子晶体，利用其光子带隙特征可以设计出体积更小的波长滤波器。现已设计出基于Fabry-Perot效应的光子晶体多通道滤波器，其缺点是在工作频带以外的区域会存在大量的无用通道；也有9基于多个缺陷的光子晶体多通道滤波器，但这些结构都存在设计难度高，通道性能不易控制的问题。

本发明采用一维光子晶体梳状多通道结构，克服了上述光子晶体滤波器的问题，可以很方便的实现多通道滤波。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一维光子晶体多通道滤波器及其制备方法，该滤波器解决了现有的滤波器与光通讯系统耦合困难、结构复杂、滤波范围小的缺点，满足光通信系统中波分复用技术对器件的要求。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一维光子晶体多通道滤波器，包括光学基片和镀在光学基片一面的光子晶体膜，所述的光子晶体膜由若干交替铺设的重复单元层构成，每个重复单元层均由依次铺设的第一基础单元和第二基础单元构成，所述的第一基础单元和第二基础单元均依次由一层硫化锌层和一层氟化镁层构成，且第二基础单元中各层的厚度大于第一基础单元中各层的厚度，所述第一基础单元中硫化锌层和氟化镁层的厚度分别为190nm和240nm，第二基础单元中硫化锌层和氟化镁层的厚度分别为261nm和404nm。

一维光子晶体多通道滤波器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：加工一个半径为6mm的圆形光学基片，对光学基片双面和立边进行抛光处理；

步骤2：采用酸性清洗液和去离子水分别对光学基片表面进行清洁处理，然后将光学基片放置于热板上进行烘干，热板温度设置为65℃，烘干时间为10分钟；

步骤3：将光学基片放入真空镀膜机中，在光学基片的上表面镀一层硫化锌膜，镀膜厚度为190nm，镀膜后干燥冷却30分钟；然后在光学基片上硫化锌膜的上方镀一层氟化镁膜，镀膜厚度为240nm，镀膜后干燥冷却30分钟；在氟化镁膜上方再镀一层厚度为261nm的硫化锌膜，镀膜后干燥冷却30分钟；然后在硫化锌膜的上方再镀一层厚度为404nm的氟化镁膜，镀膜后干燥冷却30分钟，所镀的两层硫化锌膜和两层氟化镁膜构成一个重复单元层；

步骤4：按照步骤3的方法重复镀膜，直至重复单元层的个数等于所要制备的滤波器的通道个数加1。

本发明的有益效果是：首先，本发明提供的的一维光子晶体多通道滤波器利用光子晶体的光子带隙特性，即频率和能量处于禁带内的光子在光子晶体内部完全被禁止，因此其性能远优于普通的光滤波器，阻带区对透过光的抑制可以容易地达到30dB以上，且带阻边沿的陡峭度可以做到接近于90°。其次，由于本发明中的光子晶体都是使用对光波几乎没有损耗的介质材料制成的，所以对通过波段的光波的损耗非常小。另外，在该一维光子晶体多通道滤波器中，适当调节各介质层的厚度参数可以得到任意通道的波分复用滤波器，各个透过峰的透射率均可接近100%。因此，比起一维光子晶体引入缺陷层的滤波器、二维的光子晶体多通道滤波器和传统滤波器，本发明结构简单，方便加工，更易于与光纤耦合，无机械运动，调谐范围大，成本低，能大大对通讯系统进行扩容，满足光通信系统中波分复用技术对器件的要求，这些都是二维的光子晶体多通道滤波器和传统滤波器所无法比拟的优势。

附图说明

图1为本发明复周期光子晶体模型示意图；

图2为周期为九时形成的八通道仿真图；

图3为周期为十七时形成的十六通道仿真图； 

图中标记：1、第一基础单元；2、第二基础单元。

具体实施方式