[发明专利]一种基于一维光子晶体与微环结构的硅基中红外滤波器

说明书

本发明公开了一种基于一维光子晶体与微环结构的硅基中红外滤波器，包括输入直波导、环形谐振器和输出直波导，所述输入直波导和输出直波导分别设置在环形谐振器两侧，所述输入直波导上设有输入光子晶体孔，所述输出直波导上设有输出光子晶体孔，所述输入光子晶体孔和输出光子晶体孔分别在输入直波导和输出直波导上形成一维光子晶体。本发明根据光子晶体的可调带隙和环形谐振器的多峰谐振，可以选择感兴趣的单峰以实现滤波，使得其信噪比优、传输率高。本发明可广泛应用在于滤光器结构设计领域。

技术领域

本发明涉及滤光器结构设计领域，尤其涉及一种基于一维光子晶体与微环结构的硅基中红外滤波器。

背景技术

滤波器是传感或测量装置的重要组成部分。滤波器的基本目标是对感兴趣的光谱区间进行选择。其拥有广泛应用，如在气体传感器中，滤波器需要选择感兴趣的单个窄峰，将其发送到检测器。所选窄峰信号信噪比越高，在精度测量中性能越好。环形谐振器广泛应用于滤波、激光腔和光开关等领域。它的一种改进结构--双环结构，由于其游标效应，具有较高的测量精度，在传感领域得到广泛应用。游标效应利用其游标匹配特性，能够从多个传输峰中选择出感兴趣的单峰。但是，直接匹配两个环形谐振器是困难的，因为需要同时考虑高传输(T)和低噪声信号(SNR)，而提高传输和降低噪声有时是矛盾的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于一维光子晶体与微环结构的硅基中红外滤波器，可以选择感兴趣的单峰以实现滤波，其信噪比优、传输率高。

本发明所采用的技术方案是：一种基于一维光子晶体与微环结构的硅基中红外滤波器，包括输入直波导、环形谐振器和输出直波导，所述输入直波导和输出直波导分别设置在环形谐振器两侧，所述输入直波导上设有输入光子晶体孔，所述输出直波导上设有输出光子晶体孔。

进一步，所述输入直波导、环形谐振器和输出直波导采用Ge-on-Si材料制成。

进一步，通过孔蚀刻在输入直波导上形成输入光子晶体孔，通过孔蚀刻在输出直波导上形成输出光子晶体孔。

进一步，所述输入光子晶体孔在输入直波导上形成一维光子晶体，所述输出光子晶体孔在输出直波导上形成一维光子晶体。

进一步，所述环形谐振器为单环结构，所述环形谐振器包括第一微环，所述输入直波导为第一输入直波导，所述输出直波导为第一输出直波导，所述输入光子晶体孔为第一输入光子晶体孔，所述输出光子晶体孔为第一输出光子晶体孔。

进一步，所述第一微环的宽设为1.2μm，所述第一微环的高设为2μm，所述第一微环的半径设为2.9μm，所述第一微环的外环直径为3.4μm，所述第一微环的内环直径设为2.4μm，所述输入光子晶体孔的数量和输出光子晶体孔的数量均设为14，所述第一输入直波导的高和第一输出直波导的宽均设为1μm，所述第一输入直波导的高和第一输出直波导的高均设为2μm，所述第一输入光子晶体孔的周期设为1.28μm，所述第一输出光子晶体孔的周期设为1.38μm，所述第一输入光子晶体孔的半径设为0.18μm，所述第一输出光子晶体孔的半径设为0.21μm，所述第一输入直波导与第一微环的间隙和第一输出直波导与第一微环的间隙均设为0.2μm。

进一步，所述环形谐振器为双环结构，所述环形谐振器包括第二微环和第三微环，所述第二微环和第三微环之间设有中间直波导，所述输入直波导为第二输入直波导，所述输出直波导为第二输出直波导，所述输入光子晶体孔为第二输入光子晶体孔，所述输出光子晶体孔为第二输出光子晶体孔。