[发明专利]一种基于二元Rudin-Shapiro光子晶体对的多信道光子滤波器

说明书

本发明提供了一种基于二元Rudin‑Shapiro光子晶体对的多信道光子滤波器，属于光学技术领域。包括两个对称分布的二元RS光子晶体，所述二元RS光子晶体包括若干第一电介质层H和若干第二电介质层L，所述多信道光子滤波器的结构表示为HHHLHHLHHLHHLHHH；所述第一电介质层和第二电介质层分别为两种折射率不同的均匀电介质薄片；所述第一电介质层和第二电介质层的厚度分别为各自光学波长的1/4。本发明可用于多信道光子滤波器。相对于RS光子晶体，所述光子晶体对中滤波通道对频率的选择性更好。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种基于二元Rudin-Shapiro光子晶体对的多信道光子滤波器。

背景技术

将折射率不同的电介质薄片在空间呈周期性排列，可以构成一维、二维或三维光子晶体。光子晶体具有能带结构，该特性可被用于对光波的全透射和全反射。带缺陷光子晶体的带隙中存在缺陷透，缺陷模也是一种透射模。缺陷可以增强电场的局域性，从而提高光波的共振输出。缺陷模的透射率极大，而反射极小。

准周期光子晶体也具有能带结构，其有序性介于周期性光子晶体和非周期光子晶体之间。准周期光子晶体中存在天然的缺陷层，常被用于获得缺陷模输出。另外，准周期光子晶体中缺陷模的数量随晶体的序数增加而迅速地扩展，且这些缺陷模具有自相似特性，故也将该现象叫光学分形效应，对应的共振模也叫光学分形态。光学分形效应可被应用于电场局域、反射增强、激光器和滤波器等。

特别地，根据幅频特性的不同，滤波器可分为带通、带阻、低通和高通四种类型。在波分复用技术中，需要对多信道进行滤波，这就要用到多通道滤波器。传统的光波分复用器是通过调控光纤光栅的空间周期的来实现对信道的分离。人造光子晶体的兴起，为多通道滤波器的设计注入了新的设计理念。

在数学上，二元鲁丁-夏皮诺(Rudin-Shapiro：RS)序列是一种准周期序列，对应的RS光子晶体是一种准周期光子晶体。在RS光子晶体中，存在一系列的透射模，对应着光学分形态。将光学分形态应用于多通道光滤波器中时，信道的数量可以通过RS序列的序号来扩展，信道的位置可以通过光波的入射角来灵活地调控。但是，在RS的光子晶体中，缺陷模的共振性较弱，共振峰宽度太大，即各信道的频率选择性较差。为提高信道的频率选择性，可以考虑将两个RS光子晶体沿同一轴线顺次排列，形成一个RS光子晶体对。整个结构关于中心原点对称，该结构类似于一个分布反馈布拉格光栅。该结构对光波具有较强的频率选择性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种基于二元Rudin-Shapiro光子晶体对的多信道光子滤波器，本发明所要解决的技术问题是如何使复合结构可用于多信道光子滤波器。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于二元Rudin-Shapiro光子晶体对的多信道光子滤波器，其特征在于，包括两个对称分布的二元RS光子晶体，所述二元RS光子晶体包括若干第一电介质层H和若干第二电介质层L，所述多信道光子滤波器的结构表示为HHHLHHLHHLHHLHHH，所述第一电介质层和第二电介质层分别为两种折射率不同的均匀电介质薄片，所述第一电介质层和第二电介质层的厚度分别为各自光学波长的1/4。

进一步的，所述第一电介质层为高折射率材料碲化铅，所述第二电介质层为低折射率材料冰晶石。

进一步的，所述多信道光子滤波器的滤波通道的中心波长通过入射角的大小调控。

进一步的，所述多信道光子滤波器的滤波通道的数量通过入射角的大小调控。

将折射率高低不同的两种电介质薄片H和L，按照二元Rudin-Shapiro(RS：鲁丁-夏皮诺)序列依次排列，形成两个RS光子晶体。再将这两个RS光子晶体复合，形成关于原点对称的RS光子晶体对，该结构类似于一个分布反馈布拉格光栅。