三波长光子晶体波分复用器的研究
波分复用器研究报告
波分复用器研究报告波分复用器是目前通信领域中非常重要的一种技术，其具有将多路通信信号在一个光纤上进行同时传输的能力，从而提高光纤资源的利用率、降低通信成本等诸多优点。
以下是关于波分复用器的研究报告：一、波分复用器的原理波分复用器是将不同波长的光信号通过独立的通道同时发送到光纤中，然后再将这些信号解复用出来，实现多信道的通信。
其核心是光栅，能够将输入光束解析成一系列频率不同的光束，从而实现波分复用的功能。
二、波分复用器的分类1、分束式波分复用器：是在输入端将多路光信号分别输入不同的波导，再通过光栅将这些波导的输出信号复用在一个波导中。
2、反射式波分复用器：是通过将不同波长光信号反射到不同位置的光栅上，实现光信号的分离和合并。
3、光纤带通滤波器式波分复用器：其原理是通过光纤中的吸收、散射和反射等现象，在不同波长处形成谐振腔，将特定波长信号通过，而将其他波长信号反射回去。
三、波分复用器的应用波分复用器的应用非常广泛，主要包括以下方面：1、长途光通信：波分复用技术能够将大量的信号在一个光纤内进行高效传输，提高光纤资源利用率、降低通信成本。
2、数据中心互联：波分复用技术能够在数据中心中实现服务器之间高速通信。
3、卫星通信：波分复用技术能够实现卫星通信的高速、高密度传输，提高传输效率和可靠性。
四、波分复用器的发展趋势1、高速化：波分复用技术将向更高速度、更大容量的方向发展，以满足不断增长的通信需求。
2、智能化：波分复用技术将向自适应、智能化的方向发展，能够更好地适应不同信道的变化。
3、微型化：波分复用技术将向微型化、集成化方向发展，能够更好地适应各种应用场景的需求。
以上是有关波分复用器的研究报告，该技术能够提高通信效率和资源利用率，并在通信、数据中心互联、卫星通信等方面得到广泛应用，其发展趋势是向高速化、智能化和微型化方向发展。
波分复用器(FWDM)技术规格
透射 射通道波长 反射 射通道 1 波长 反射 射通道 2 波长 插入 入损耗 插入 入损耗波动 隔离 离度 回波 波损耗 温度 度敏感度 偏振 振相关损耗 偏振 振模色散损耗 方向 向性 最大 大注入功率 工作 作温度 存储 储温度 光纤 纤类型 出纤 纤类型 封装 装尺寸 透射通道 反射通道 透射通道 反射通道 透射通道 反射通道
备注 备注：以上数据均 据均为不含连接器 接器的数据。 编辑 辑日期：2013 3-10-15
本文 文由科海光器件公司提 提供！
波分 分复用器（FWDM M）技术规 规格
简 介： 简
三端口波分 分复用器专指 指固定三个特 特定波长的波 波分复用器件 件。 在光纤通信网络中， 利 利用三端口波 波分复用器可 可以 实现 现语音、视频 频、数据的双 双向传输，最 最常用的是 1310&1490 1 三 分复用器。三 三端口波分复 复用 &1550nm 三波长的波分 器采 采用滤波片（filter）原理 理以及准直器 器原理相互结 结合的封装后 后，可以定制 制出任意三种 种波长。这种 种器件一般需 需要 经过 过二十四小时 时高低温循环 环及跌落试验 验，以保证产 产品质量可靠 靠稳定。
FWD DM-5/34
1550±10 1310±40 1490±10
FWD DM-4/35
1490± ±10 1310± ±40 1550± ±10 ＜0.60 ＜0.60 ≤0.30 ≤0.30 ≥40 ≥20 ＞50 ＜0.005 ＜0.10 ＜0.10 50 500 -20～+70 -40～+85 SMF-28e
FWD DM-34/5
1310± ±40 1490± ±10 1550± ±10
基于光子晶体慢光效应的三端口波分复用器的研究
基于光子晶体慢光效应的三端口波分复用器的研究【摘要】基于光子晶体设计了一种并联的三端口解复用器，其中不同端口的波导宽度不同。
这种解复用的机制是基于在不同的波导宽度下对波导频带中导模的调制作用。
这种调制作用利用了光子晶体本身的频率敏感性和波导的慢光区域将需要解复用的波长从主波导中导出，也就是说，利用波导在慢光区域沿纵向较宽的电场空间分布将待解复用的波长从主波长中分离出。
计算分析了该解复用器的光谱特性。
可以看出利用这个机制并联更多不同宽度的波导还可以设计出多于三端口的解复用器。
【关键词】光子晶体慢光；解复用器；串扰1.引言光子晶体的波长敏感性已经被众多的研究者研究各种用于光纤通信系统的结构。
其中一个重要研究方向就是波长解复用器。
解复用器是将一个给定的输入源按照空间分布或光谱分布分离至不同的输出端。
目前关于解复用器的研究主要集中如何实现具有体积小，集成度高，不同输出端口之间的串扰小等优点的解复用器[6]。
在众多基于光子晶体的解复用器的文献中，有的是利用光子晶体波导方向耦合器[1-2]，有的是利用光子晶体微腔的频率选择性，有的利用光子晶体的超棱镜特性[3]还有的利用光子晶体的自成像特性[4-5]。
在本文中，为了实现具有更好串扰特性的解复用器，我们设计的结构光子晶体的不同部分具有相同的介质材料、相同的晶格常数和相同的介质柱半径。
2.结构设计在本文中的解复用机制是利用并联光子晶体波导中的慢光区域在特定的频率间隔内实现频率分离的。
利用光子晶体进行这样的设计可以实现解复用器体积小，集成度高的特点。
由于待解复用的频率都位于光子晶体的禁带内，经优化后在不同频率的输出口之间具有很小的串扰。
图1 光子晶体解复用器的基本结构在本文中选择二维正方光子晶体，在完美光子晶体中沿x方向去掉一排介质柱以形成光子晶体波导，为了达到并联光子晶体波导的频率选择性，在本文中通过改变波导的宽度对波导频带进行调制，形成三个宽度不同的波导的组合。
基于光子晶体三通道解波分复用器
2019年第12期基于光子晶体三通道解波分复用器Three-channel wavelength division demultiplexer based on photonic crystalWANG Yifei 1,WANG Mengmeng 1,WEN Fen 1,YANG Xiaoyu 1,HUA Ertian 2,YAN Shubin 1,2*(1.Science and Technology on Electronic Test &Measurement Laboratory School of Instrument and Electronics,North University of China,Taiyuan 030051,China;2.Zhejiang University of Water Resources and Electric Power,Hangzhou 310018,China )Abstract:In order to realize the function of wavelength division multiplexer with compact structure and high transmissivity,a high efficient three-channel wavelength division demultiplexer based on the energy band characteristics of photonic crystal is presented.Based on the plane wave expansion method (PWE ),the propagation characteristics of photonic crystals are analyzed and the band gap of photonic crystals is given.The finite element method (FEM )is used to optimize the structure parameters of the device and the transmission spectrums of different ports are given.The experiment results show that the proposed device is able to drop three channels at resonance wavelength of 1537.8nm,1543.7nm,1548.7nm.The transmission of output ports both reach 90%,the average channel spacing is about 5.5nm,and the average value of the crosstalk between output channels is about -27dB.Besides,it has high coupling efficiency,good wavelength selectivity,low value of channel spacing and crosstalk.At the same time,the wavelength adjustment method is simple and easy to integrate.Key words:photonic crystals;wavelength division demultiplexer;ring resonator王一飞1，王梦梦1，文丰1，杨啸宇1，华尔天2，闫树斌1,2*(1.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051;2.浙江水利水电学院,杭州310018)摘要:为了实现结构紧凑、高透射率的解波分复用功能，基于光子晶体的禁带特性，提出了一种高效率的三通道解波分复用器。
用于波分复用的光子晶体滤波器
!信息光电子技术!用于波分复用的光子晶体滤波器"刘海山#$欧阳征标#$李景镇#$王启明%&#’深圳大学科技研究院固态光子研究室$广东深圳(#)*+*,%’中国科学院半导体研究所$光电集成国家重点实验室$北京#***)-.摘要/本文从光子晶体的光子频率禁带特性出发$提出了用%个或以上的均匀周期结构光子晶体叠加在一起$形成叠层结构光子晶体$以获得窄带滤波特性的设想,利用光学传输矩阵法对这种结构进行了数值计算$结果证实了构思的正确性,设计了信道间隔为)01的)信道波分复用&234.和信道间隔*’)01的)信道密集波分复用&3234.光子晶体滤波器5关键词/波分复用&234.,光窄带滤波器,光子晶体,光子禁带中图分类号/67%,678#文献标识码/9文章编号/#**(:**)+&%**%.*%:*#;(:*(<=>?>@A B C D E F?G H IJ K L A H?M D FN O P Q R S:T U R0#$V P W97X Y U Z0[:\S R]#$N O^S0[:_U Z0#$297X‘S:1S0[%&#’a]b S ca d R d Ze U]d]0S f TN R\]g R d]g h$i]b b Z[Z]j a f S Z0d S j S fk Z T Z R g f U Z T$a U Z0_U Z0P0S l Z g T S d h$a U Z0_U Z0(#)*+*$i U S0R,%’7R d S]0R b m Z hN R\]g R d]g h]j O0d Z[g R d Z cV n d]:Z b Z f d g]0S f T$O0T d S d o d Z]j a Z1S f]0c o f d]g T$6U Z i U S0Z T Z9f R c Z1h]j a f S Z0f Z T$p Z S q S0[#***)-$i U S0R.r s F?D G B?/2Z n g Z T Z0d R n U]d]0S f f g h T d R b0R g g]t\R0c]n d S f R b j S b d Z g$t U S f US T1R c Z]j d t]n S Z f Z T]j n U]:d]0S f f g h T d R b T t S d Uc S j j Z g Z0d n U]d]0S f\R0c[R n T’6U Z n g S0f S n b Z j]g d U Z T h T d Z1S T d]R g g R0[Z n g]n Z g b hd U Z\R0c[R n T]j d U Z d t]n U]d]0S f f g h T d R b T T]d U R d RT1R b b0R g g]t n R T T\R0cR n n Z R g T S0d U Z f]1\S0Z cn U]:d]0S f\R0c[R ng Z[S]0’V o g0o1Z g S f R b S0l Z T d S[R d S]0T T U]t d U R d d U S T u S0c]j T d g o f d o g Z S T j Z R T S\b Z j]g0R g:g]t\R0c]n d S f R b j S b d Z g S0[’9T R0Z v R1n b Z$t Z c Z T S[0Z c R T Z d]j j S b d Z g T R d#(**01t S d UR f U R00Z b S0d Z g l R b]j)01j]g]g c S0R g ht R l Z b Z0[d Uc S l S T S]01o b d S n b Z v S0[&234.R0cRT Z d]j j S b d Z g T R d#((*01t S d URf U R00Z b S0d Zg l R b]j*’)01j]g c Z0T Z t R l Z b Z[0d Uc S l S T S]01o b d S n b Z v S0[&3234.’w M Ex>D y F/2R l Z b Z0[d Uc S l S T S]01o b d S n b Z v S0[&234.,V n d S f R b0R g g]t n R T T\R0cj S b d Z g T,e U]d]0S f f g h T:d R b T,e U]d]0S f\R0c[R nz引言密集波分复用&3234.技术和光纤光放大器的迅速实用化$为高速率{大容量信息的长距离传输提供了易于实现的方式$也为波长选路为基础的全光通信网的发展提供了可能5光波分复用&234.技术是能将不同波长的光信号组合&合波.起来传输$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5目前实现光信号的234技术有多种|#}(~5这些方法或者是系统体积大而复杂$或者是性能不够理想$难以满足日益发展的3234技术的要求5近年来$一种新的人工材料!光子晶体引起了人们的广泛兴趣|+}8~5本文利用%种具有不同光子禁带的光子晶体叠层构成光滤波器5其基本原理是$通过%个光子禁带的叠加组合而获得窄的透过带$从而实现窄带滤波作用5通过数值模拟分析表明所研究的结构确实能实现窄带滤波作用5理想情况下$在窄通过带内的光的透过率可达88’8"以上$而在通过带的外部是光子禁带$光完全不能通过5极低的透过损耗&插入损耗.是这种窄带滤波器的最大优点5这意味着可以节省大量的光放大器和可以实现更远的通信传光电子!激光第#-卷第%期%**%年%月^]o g0R b]j V n d]Z b Z f d g]0S f T!N R T Z g#]b’#-7]’%$Z\’%**%"收稿日期/%**#:*%:##&基金项目/国家自然科学基金资助项目&+*#%%*-*.,深圳市科技局资助项目播距离!这种滤波器有望在"#$技术中和卫星遥感测量技术中获得应用!作为例子%我们设计了信道间隔为&’(的&信道"#$光子晶体滤波器和信道间隔为)*&’(的&信道#"#$光子晶体滤波器!+理论基础本文研究的结构如图,所示!它由-种均匀周期结构的光子晶体构成%每种均匀周期结构的光子晶体均由-种介质交替组成!左右-个均匀结构中的介质相同%周期数相同.但它们的光学厚度不同!称之为叠层结构!其实现窄带滤波的基本原理如图-!整个光子晶体的能带中出现,个窄的透过带%从而获得窄带滤波特性!图/叠层结构光子晶体滤波器的结构示意图012*/345678914:9;<49<;6=>?5=9=@144;A :98B >1B 96;:图C 叠层结构光子晶体的窄带滤波原理图012*C D 56?;1@41?B 6=>@8;;=E?8::F 8@G>1B 96;1@2<91B 1H 1@2?5=9=@14F 8@G28??;=?6;916:=>9E =?5=9=@144;A :98B :本文使用的理论方法是光学传输矩阵法I ,,J!在均匀介质膜的内部%介电常数K L 磁导率M 和折射率N O P K M都是常数!如果以Q 代表波入射方向和介质表面法线的夹角%并令R P N S T ’Q %对于U V 波%可以写出其特性矩阵为W X YZ P [\S X ])N Y [\S Q Z ^T _S T ’X ])N Y [\S Q Z ^T _S T ’X ])N Y [\S Q Z [\S X ])‘a b c N Y [\S Q Z X ,Z 其中_O P K d M [\S Q !进而可写出多层介质的特性矩阵为W X Y e Z P W ,X Y ,Z W -X Y -^Y ,Z ff W e X Y e ^Y e^,Z Pg ,,g ,-g -,g I J--X -Z设%K ,L M ,和K h %M h 为第,媒质和最后,个媒质的介电常数和磁导率.Q ,L Q -分别为入射波和透射波方向与介质表面法线之间的夹角!则进一步可以写出整个结构的反射系数和透射系数为i PX g ,,jg ,-_h Z _,^X g -,jg --_h Z X g ,,jg ,-_h Z _,jX g -,jg --_hZ k P-_,X g ,,jg ,-_h Z _,jX g -,jg --_hlmn Z X o Z其中%_,P K ,O d M [\S Q ,%_h P K h d M O h [\S Q !则反射率和透射率可以写出为p Pq i q -%r P_h _,q kq -X s Z 根据公式X o Z 和X s Z %就可以对图,所示结构能带特性进行数值研究!在下面的研究中%我们假设t 所研究的介质都是非磁性的.每种介质都是各向同性的%且两边都是空气%即K ,P K h P ,*)%M ,P M hP ,*).波垂直于介质表面入射%入射波的波长落在红外通信波段X ,*u u v (Z 及其附近!另外%高折射率介质均选为砷化镓X 取N Po *-o Z %低折射率介质均选为冰晶石X 取N P,*o u Z !本文只讨论U V 波的情况!w 数值分析我们首先研究了由各为x 个周期但晶格周期不同的-个均匀结构所构成的叠层结构光子晶体!通过仔细调节-个光子晶体的晶格光学厚度等参数获得了图o X [Z 所示的窄带滤波特性曲线!为了方便理解窄带的形成过程%图o 中还分别给出了-个均匀结构光子晶体单独存在时的光子能带特性图%如图o X y Z 和o X z Z 所示!在图o X y Z 中%,个周期晶格的光学厚度为)*u o s)v (%高低折射率介质的光学厚度之比为,!在图o X zZ 中%,个周期晶格的光学厚度为)*x ,s&v (%高低折射率介质的光学厚度之比为-*,,s{!在图o X [Z 中%左边的光子晶体的参数同图o X yZ %而右边的光子晶体的参数同图o X z Z !从图o 可以看出%利用这种叠层结构确实可以获得窄带滤波特性%而且窄带透过区正好位于-个光子晶体的光子带隙的边沿相|}s ,|光电子|激光-))-年第,o 卷接处!这表明本文的思路是正确的!在计算过程中"参数调节方法是#先任选$个比较大%&’(的整数作为每一个均匀周期结构光子晶体的周期数目"然后粗略调好)个均匀结构光子晶体的光子能带特性曲线"使得它们能有一极小的带隙边缘交接带"然后再对其中$个光子晶体的光学厚度做精细调节"即可以找到图*%+(那样的窄带透过窗口!在研究中我们发现一个有趣的现象#当我们初试给定$个周期重复数"再调节晶体的晶格周期长度得到窄带滤波特性后"再改变周期重复数则系统的窄带滤波特性将变差"必须重新调节晶体的晶格周期长度才能获得理想的窄带滤波物性!即一旦设计完成后"晶体的周期重复数是不能随意增加或减少的!图,给出了窄带滤波特性随周期重复数变化的计算曲线!其中%-(.%/(和%+(对应的周期重复数分别为$0.$1和)0"其它参数均相同"分别为#每个叠层结构的左边晶体的$个周期晶格的光学厚度为0234456"高低折射率介质的光学厚度之比为$7右边晶体的$个周期图8不同周期数的叠层结构的滤波特性图9:;28<=>:?@A B>?C>D@E=>?B F G>H D@I>H:D J K:?E=>C D F G:?>JK E H B C E B H>D?E=>?L H H D MI L K K G L?J K M=>H>E=>?B F G>H D@I>H:D J K:?>L C=I=D E D?:C C H N K E L A:?E=>C D F G:?>JK E H B C E B H>L H>H>K I>C E:O>A N P Q"P RL?J S Q@D H%L("%G(L?J%C(图T叠层结构光子晶体的窄带滤波特性的形成9:;2T<=>?L H H D MI L K K G L?J:?L C D F G:?>JK E H B C E B H>D@E M DI=D E D?:C C H N K E L A K"%L(L?J%G(L H>E=>I=D E D?:CG L?J;L II H D I>H E:>K D@E M DK>I L H L E>I=D E D?:C C H N K E L A K"%C(:K E=>I H D I>H E ND@E=>C D F G:?>JK E H B C E B H>D@E=>E M DI=D E D?:C C H N K E L A KU’, $U第)期刘海山等#用于波分复用的光子晶体滤波器晶格的光学厚度为!"#$%&’(高低折射率介质的光学厚度之比为%)*+从图,可以看出(当周期重复数偏离-#时(窄带滤波特性明显变差+关于这一现象可以这样来理解.当周期数减少时(光子晶体的带隙边缘陡峭度变低(从而使得原来的两带隙边缘交叉处的透过率变小/而当周期数增加时(光子晶体的带隙边缘陡峭度变高(相当于左右光子晶体的带隙位置分别向左右发生微小移动(从而使两带隙边缘交叉点处的透过系数变小+现在我们给出两个可用于光通信的滤波器组的设计例子+我们采用砷化镓和冰晶石分别作为高低折射率介质+对第-组滤波器(每个滤波器的左右光子晶体的周期重复数数均取为-#(信道间隔取为-0123对应$4’的信道间隔5(在波长-#6!4’共设计了$个窄带滤波器(如表-所示(每个信道的带宽约为6",4’(它可用于普通789技术上+这里(每个滤波器的左边光子晶体的-个周期内部的高低折射率介质的光学厚度之比为-(右边光子晶体的-个周期内部的高低折射率介质的光学厚度之比为%)*+表-中(波长为:;-#,*",$4’的窄带滤波器所对应的左右光子晶体的周期的光学厚度分别为!"<$$&’和!"#$%&’+而其它频率的窄带滤波器的左右光子晶体的周期的光学厚度分别为这6个数值乘以相应的光学厚度变换系数=的值+对第6组滤波器(每个滤波器的左右光子晶体的周期重复数数均取为#!(信道间隔取为-!!>123对应!"$4’的信道间隔5(在波长-##!4’附近共设计了$个窄带滤波器(如表6所示(每个信道的带宽为!"!$?4’(它可用于8789技术+这里(每个滤波器的左光子晶体的-个周期内部的高低折射率介质的光学厚度之比为-(右光子晶体的-个周期内部的高低折射率介质的光学厚度之比为,%)#*+表6中(波长为:;-##6"*<4’的窄带滤波器所对应的左右光子晶体的周期的光学厚度分别为!"<$?&’和!"#?$&’+而其它频率的窄带滤波器的左右光子晶体的周期的光学厚度分别为这6个数值乘以相应的系数=的值+在表-和表6中(:@为窄带峰值透过率处的波长/A @为峰值透过率(B :为窄带透过窗口的%C D 带宽+表-中(=E ;3=F !"<5G -!!/表6中(=E ;3=F !"<<5G -!!+我们还设计了一组%6信道的滤波器(限于篇幅这里从略+表H 用于普通IJ K 的窄带滤波器L M N "H OP Q R S T U M V V S WX M P P N M U YT Z [R Q V P T S V S V Y Z U M V \IJ K]^_444‘a -6%,#?*$:@)4’-,<-",$-,<<",$-#!*",$-#-#",$-#6%",$-#%-",$-#%<",$-#,*",$A @)3b5<<"<?<<"<?<<"<?<<"<?<<"<?<<"<?<<"<?<<"<?B :)4’6",-?6",6<6",,!6",##6",?$6",$!6"#,,6"#-<=E ;3=F!"<!5G-!!?"%$-6?"$<$6*",-#6*"<%6-$",,<-$"<??-<",$%!-!"!!!!表c 用于J IJ K 的窄带滤波器L M N "c OP Q R S T U M V V S WX M P P N M U YT Z [R Q V P T S V J IJ K]^_444‘a -6%,#?*$:@)4’-#,*"-<-#,*"<<-#,$"*<-#,<"#<-##!"%<-##-"-<-##-"<<-##6"*<A @)b <*"6<<*"6<<*"6<<*"6<<*"6<<*"6<<*"6<<*"6<B :)4’!"!$?!"!$?!"!$?!"!$?!"!$?!"!$?!"!$?!"!$?=E ;3=F!"<<5G-!!!"?%<,!"?<!<!"*,6,!"*<%<!"$,#,!"$<*!!"<,$#-"!!!!d 结论本文提出了用6个或以上的均匀周期结构光子晶体叠加在一起(形成叠层结构光子晶体以获得窄带滤波特性的设想+我们利用光学传输矩阵法对其进行了数值计算(结果证实了设想+作为例子(设计了信道间隔为$4’的$信道789光子晶体滤波器和信道间隔为!"$4’的$信道8789光子晶体滤波器+除了在789的应用外(这种光子晶体窄带滤波器也可以用于精密光学测量和遥感信号采集方面+e$,-e 光电子e 激光6!!6年第-%卷参考文献!"#$%&’()*+,-).*/0+12*’34567)6/0.8’9093’*: /076;6.<9(=8)7)’)*.=>3;9)?;6@).<96A(.*;*<B0.8)9’0??;)A09)*.’",$4C4D E F G H I J K LM L N G O P Q+#R S T+U 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physics and electronics 1987(20)7.S John Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices 1987(23)8.A Van Blaaderen Materials science-Opals in a new light 1988(5390)9.M Campbell.D N Sharp.M T Harrison Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography 2000(6773)10.QIU Xin-jie.CHEN Hong.LI Hong qiang Anomalous refrective phenomenon in photonic crystals[期刊论文] -光电子·激光 200111.玻恩沃耳夫光学原理 19781.罗仁华.梁瑞生.韦中超.杨广.刘颂豪对称型正负交替一维光子晶体超窄带滤波器[期刊论文]-激光与红外2008(10)2.张文富.方强.程益华.刘继红.夏贵进正负折射率交替一维光子晶体窄带梳状滤波器[期刊论文]-光学学报2007(9)3.李志全.田秀仙.朱丹丹对称结构的一维三元光子晶体滤波特性的研究[期刊论文]-光电子技术 2007(3)4.郑慧茹.周骏.薛春华.赵峰超窄带和梳状多通道光子晶体滤波器设计[期刊论文]-强激光与粒子束 2006(11)5.郝东山.陈向东.郝晓飞多光子非线性Compton散射下的调制不稳定性对波分复用系统的影响[期刊论文]-量子电子学报 2006(2)6.王慧琴.刘正东.谢应茂用于DWDM的一类光子晶体滤波器[期刊论文]-光电子·激光 2006(1)7.车蔚玥具有光学缓冲层的周期层叠全息光栅的光学性质及应用[学位论文]硕士 20068.欧阳征标.杨琳玲.许桂雯.阮双琛.李景镇一维缺陷光子晶体的模式特性研究[期刊论文]-光电子·激光 2005(1)9.王旭东.刘芳.闫珂柱一维三元光子晶体的传输特性研究[期刊论文]-光电子·激光 2004(1)10.黄晓琴一维光子晶体的缺陷态耦合、色散及非线性特性的研究[学位论文]博士 200411.崔应留用于波分复用的缺陷态复周期结构光子晶体滤波器的研究[期刊论文]-量子光学学报 2003(4)12.匡萃方.张志峰传输矩阵法分析一维光子晶体的传光特性[期刊论文]-激光杂志 2003(4)13.王旭东.闫珂柱.刘芳光子晶体带隙随介质折射率变化规律的研究[期刊论文]-光电子·激光 2003(10)本文链接：/Periodical_gdzjg200202011.aspx授权使用：中科院半导体研究所(中科院半导体研究所)，授权号：4a434989-0932-43c6-b314-9e1300effb37下载时间：2010年10月18日。
光子晶体THz波分插复用器的设计与性能分析的开题报告
光子晶体THz波分插复用器的设计与性能分析的开题报告1. 研究背景和意义随着无线通信技术以及THz波谱技术的迅速发展，光子晶体THz波分插复用器成为了当前研究的热点。
光子晶体是一种具有周期性介电常数分布的材料，能够控制光的传播性质，具有许多优良的光学特性。
而THz波谱技术则是一种在THz波段进行的光学谱学分析技术，具有高分辨率、非破坏性等优点。
因此，将光子晶体应用于THz波的分插复用器中，不仅能够控制THz波在光子晶体中的传播行为，也能够实现对THz 波的频域控制，满足THz波通信和分析的应用需求。
2. 研究目标本次研究旨在设计和制备一种光子晶体THz波分插复用器，以控制THz波的频域特性，满足THz波通信和分析的应用需求，并对其性能进行分析和优化。
3. 研究内容（1）对光子晶体的物理特性进行分析。
包括介电常数分布、频域特性、传输波导的设计等方面。
（2）设计和制备光子晶体THz波分插复用器。
根据光子晶体的物理特性，通过仿真和实验来确定其结构参数，制备光子晶体THz波分插复用器，并进行性能测试。
（3）对光子晶体THz波分插复用器的性能进行分析和优化。
通过实验和理论分析，得出其在不同频段的传输损耗、带宽、插入损耗等性能指标，并对其进行优化。
4. 研究方法（1）理论分析：采用计算机模拟方法，通过建立有限元电磁场模型来分析光子晶体在THz波段的频域特性和传输特性。
（2）实验制备：采用化学合成、光刻、离子束刻蚀等方法，制备具有周期性介电常数分布的光子晶体THz波分插复用器。
（3）实验测试和分析：采用自制的THz波谱仪进行实验测试，对性能指标进行评估和分析，并对光子晶体THz波分插复用器的性能进行优化。
5. 预期成果本次研究预计能够设计和制备出一种具有优良传输特性的光子晶体THz波分插复用器，并对其性能指标进行分析和优化，为THz波通信和分析技术的发展提供重要的理论和实践基础。
光波长选择和波分复用技术介绍和原理
• 国际电联（ITU）标准（对密 集波分复用）：
信道间隔 0.8nm (100GHz)
或 0.4nm (50GHz)
调谐速度（机制）； • -20dB 或 -30dB信道隔离度；
旁瓣抑制比。
• EDFA 40nm 的增益带宽
低速：ms量级，温度或机械调谐，成熟商品，已广泛应用；
中速：ms量级，针对近期目标，已有重大突破，有些已成为 商品；
LB
2 01 1m
可电控声波频率、强弱， 便于动态控制
30
光纤声光滤波器
只有 LP01 模进入声光作用区，在声波作用下转换成包层 LP1m 模，在输出端被涂复层吸收； 未转换的部分通过——带阻型滤波器； 对同一声波，不同波长光可以满足不同的模式转换，因而 可以同时有多个滤波峰； 损耗小。
– 带宽：0.2-0.3nm；
• 谐振腔中填充铁电液晶； – 细度：数百；
• 外加电场影响液晶分子 的取向因而引起折射率 变化；
• 干涉条件改变引起滤波 峰移动。
– 调谐范围：50nm； – 液晶的调谐时间：~ms; – 插入损耗：1-5dB； – 液晶与偏振相关，但已
经有办法减小
11
多层介质膜干涉滤波器
OADM
1 2 3 4
1 2 3 4
OXC
光交叉互连 （Optical cross-connects, OXC） 信道间隔为100GHz 的AWG 构成间隔为200GHz的OXC
19
Mach-Zehnder 干涉滤波器（ MZI）
1:1 耦合器
1:1 耦合器
双光束干涉：带宽宽，自由谱区小 调谐机制：改变其中一个臂的延时（相位、光程） LiNbO3波导M-Z干涉仪：利用电光效应,用于调制器或调谐滤波器 光纤M-Z干涉仪和半导体OSA连用，构成波长转换器 目前比较集中研究：波导器件，用温度调谐——热光效应
波分复用器详细解释
FWDM是众多CWDM原理中的其中一种，并通常称为三端口波分复用器。
2002年， ITU-T建议 G.694.2定义了18个从1270nm到1610nm 的 CWDM标称中心波长，波长间隔为20nm。后来,考虑到无源器件滤波特性 (如复用器)几乎不随温度变化，一般认为无源器件标称中心波长应该对准激 光器35℃时的输出信号波长，因为35℃在整个工作温度范围的中间（激光 器的工作温度范围是-5℃~+70℃）。（也就是说，无源器件标称中心波长应该是*o加 上激光器输出从23℃到35℃的波长漂移值，即*o+0.08nm/℃×(35℃-23℃) = *o+1nm。）为了 解决激光器波长标称温度与实际工作温度不同造成的波长差异问题。ITU则 建议G.694.2波长上移1nm（为1271nm/1291nm/…／1611nm），从而使激 光器波长在实际环境刚好工作在（1270nm/1290nm/…／1610nm）。
CWDM波段：1270~1610nm
1270~1610 1270~1610nm 1270 1290 1310 1330 1350 1370 1390 1410 1430 1450 1470 1490 1510 1530 1550 1570 1590 1610
O波段
E波段
S波段
C波段
L波段
根据光纤的物理特性以及在不同波长处使用光纤放大器的性能，ITU将 1260~1670nm的波长区域划分为6个频谱波段，如下所示 O波段（原始波段，Original Band）:1260~1360nm E波段（扩展波段，Extended Band）：1360~1460nm S波段（短波段，Short Band）：1460~1530nm C波段（常规波段，Conventional Band）：1530~1565nm L波段（长波段，Long Band）：1565~1625nm U波段（超长波段，Ultralong Band）：1625~1670nm 可见光范围 是 380~760nm。 1~380nm的 是紫外线
三波长光子晶体波分复用器的研究
三波长光子晶体波分复用器的研究庄煜阳;陈鹤鸣【摘要】The conventional WDM are usually large in size,which has become the bottleneck of the photonic integration.This paper designs a type of three-wavelength (1 310 nm,1 490 nm and 1 570 nm)photonic crystal WDM by utilizing the multi-mode interference effects of photonic crystals.The simulation results show that the insertion loss of this device for the three wavelengths is all less than 0.45 dB,and the channel isolation is all larger than 1 5 dB.In addition,its size is only 37 m m ´ 13 mm.easy to be optically integrated and superb in performance.%传统的 WDM(波分复用器)通常尺寸较大,这一缺陷成了光子集成化的“瓶颈”。
文章利用光子晶体的多模干涉效应设计了一种光子晶体三波长(1310、1490和1570 nm)WDM。
仿真结果表明,该器件对3个波长的插入损耗均<0.45 dB,通道隔离度均>15 dB；且尺寸仅为37 mm ´13 mm,易于光学集成,性能优良。
【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P49-51)【关键词】光子晶体;多模干涉;自映像效应;波分复用器【作者】庄煜阳;陈鹤鸣【作者单位】南京邮电大学光电工程学院，江苏南京 210046;南京邮电大学光电工程学院，江苏南京 210046【正文语种】中文【中图分类】TN2010 引言基于光子晶体的WDM（波分复用器）大致可以分为3 类：基于点缺陷微腔耦合［1］、基于环形腔耦合［2］和基于波导间定向耦合［3］。
基于光子晶体的三端口分插复用器
基于光子晶体的三端口分插复用器
冯志勇;孙军强
【期刊名称】《光学与光电技术》
【年(卷),期】2006(4)6
【摘要】提出了一种新的基于对称全反射壁的光子晶体分插复用器,与其他类型的光子晶体复用器相比,无需对介质柱进行复杂的调节即可实现100％上／下载,方便实际制造。
提出的理论模型与基于二维时域有限差分(FDTD)法的数值实验相当吻合,显示出这种器件具有优良的上／下载性能。
【总页数】4页(P4-6)
【关键词】光子晶体;耦合模理论;信道分插复用器
【作者】冯志勇;孙军强
【作者单位】武汉光电国家实验室电子器件与集成研究部
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.1
【相关文献】
1.基于光子晶体慢光效应的三端口波分复用器的研究 [J], 吕淑媛
2.基于复式晶格光子晶体的可重构光分插复用器 [J], 孙晓光;陈鹤鸣
3.基于光子晶体环形腔的光分插复用器 [J], 王伟骏;季珂;陈鹤鸣
4.基于磁光效应的二维三角晶格光子晶体模分复用器∗ [J], 周雯;陈鹤鸣
5.基于光子晶体三通道解波分复用器 [J], 王一飞; 王梦梦; 文丰; 杨啸宇; 华尔天; 闫树斌
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２ ０ １ ３年 第 ６期 总第 １ ８ ０期
光 通 信 研 究
ＳＴＵ ＤＹ ０Ｎ ＯＰＴＩ ＣＡ Ｌ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ｍ． Ｎｏ ．１ ８ ０ ）
光 电 器 件 研 究 与 应 用
三波长光子 晶体波分复 用器的研究
１ ３ ｇｍ ． ｅ ａ ｓ ｙ ｔ ｏ ｂ ｅ ｏｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｎｔ ｅ ｇｒ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｕｐ ｅ ｒ ｂ ｉ ｎ ｐｅ ｒ ｆ ｏｒ ｍ ａｎ ｃ ｅ ．
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庄煜 阳 。 陈鹤 鸣
（ 南 京 邮 电大 学 光 电 工程 学 院 ， 江 苏 南 京 ２ １ ０ ０ ４ ６ ）
摘要 ： 传统的 ｗＤ Ｍ（ 波分复用器） 通 常尺 寸较 大 ， 这 一 缺 陷成 了光 子 集 成 化 的 “ 瓶 颈” 。 文 章 利 用 光 子 晶 体 的 多 模 干 涉 效 应 设 计 了 一种 光 子 晶 体 三 波 长 （ １ ３ １ ０ 、 １ ４ ９ ０和 １ ５ ７ ０ ｉ ｒ ｍ）Ｗ Ｄ Ｍ 。仿 真 结 果 表 明 ， 该 器件 对 ３个 波 长 的插 入 损 耗 均＜ Ｏ ． ４ ５ ｄ Ｂ ， 通 道 隔 离度 均＞ １ ５ ｄ Ｂ ； 且尺寸仅为 ３ ７ ｍ ｘ １ ３ ｐ ． ｍ， 易于 光 学集 成 ， 性 能 优 良。
关键词 ： 光 子 晶体 ； 多模 干 涉 ； 自映像 效 应 ； 波 分 复 用 器 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｎ２ ０ １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ５ — ８ ７ ８ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ ４ ９ — ０ ３
Ｓｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈｒ ｅ ｅ — ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ｐｈ ｏ ｔ ｏ ｎｉ ｃ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ Ｗ ＤＭ
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０ Ｓ ｌ 言
基 于光 子 晶体 的 ＷＤＭ（ 波分 复 用器 ） 大致 可 以 分为 ３类 ： 基 于点 缺 陷 微 腔 耦 合 ［ １ ］ 、 基 于 环 形 腔耦 合Ｌ ２ 和基 于波 导 间定 向耦 合 ［ ３ ］ 。前 两 种方 案能 够 复
示为超晶胞 ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｅ １ ） 的选取。
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● １ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ０ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ｛ｌ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ０ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● １ｌ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● Ｉ｝● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
Ｚｈｕ ａ ｎｇ Ｙｕ ｙ ａｎ ｇ， Ｃｈｅ ｎ Ｈｅ ｍｉ ｎ ｇ
（ Ｓｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｏｐ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｔ ｓ＆ Ｔｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ４ ６，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）