复合材料成分检测，环氧树脂中氯含量测定

复合缺陷可用于消除光子晶体环形腔滤波器的多模特性，通过在环形腔的输出负载通道中引入点缺陷，提出了一种复合缺陷光子晶体滤波器结构。分析光子晶体整体介质柱折射率、点缺陷的折射率以及点缺陷的尺寸对滤波器滤波特性的影响。若改变点缺陷介质柱半径，则可实现滤波器的单纵模滤波和滤波特性的可调谐，这将对多通道滤波器结构的设计提供有效的理论参考。

复合缺陷光子晶体滤波器设计与数值研究

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图1 改进前后光子晶体滤波器结构示意图

随着各种新型光学器件和集成光学技术的发展，光子晶体结构已经成为一个重要和具有发展潜力的开发平台。由于其波长的可控性、结构的紧凑性和使用寿命长等诸多特点，已得到了广泛的应用，例如光滤波器、光开关、全反镜、分插复用器、光分束器和解复用器等。其中，光滤波器已成为光通信和光传感领域的核心器件之一。通过引入点缺陷、线缺陷或是环形腔等方式，可实现光子晶体滤波器结构的设计。引入点缺陷可使光子晶体禁带中的某个特定频率的光信号得以传播，而线缺陷可以实现光子局域，在其能带范围内的光波均可得到较好的传输，且可以做到能量损耗很少，而引入环形腔可形成多个窄带分布，与之相对应的波长可以得到很好的传输，因此可将其作为滤波器结构设计的基础。与此同时，光子晶体的空间分布、介质材料的介电常数、光子晶体的周期结构以及光子晶体缺陷的设置是影响光子晶体滤波器性能的主要因素。基于以上分析，本文将点缺陷与环形腔相结合，通过复合缺陷实现了滤波器结构的设计，实现了特定波长的滤波，并通过参数调整实现了滤波性能的优化。

改进滤波器结构的提出

图2 改进前后光子晶体滤波器输出谱

基于光子晶体环形腔的原滤波器结构和改进的滤波器结构如图1所示。该21×21光子晶体结构以空气为背景，其晶格常数a=0.55μm，介质柱折射率n=3.50，介质柱半径r=0.185a。信号光从A端口输入，滤波信号从B端口输出，AM构成滤波器结构的主波导，M为主波导输出端。以高斯连续波为入射信号光，从A端口进入主波导，由于环形腔的耦合作用，特定频带的光信号被选择而实现滤波，并从B端口输出，其余光信号则从M端口输出。由于环形腔的多模特性，B端口的输出为多个窄带信号，其输出光谱如图2(a)所示，而要实现具有单纵模特性的滤波器结构，光子晶体谐振腔只能得到与其共振频率相等的某个窄带信号，基于此，在环形腔结构的基础上，在负载通道中引入一组点缺陷，得到改进后的滤波器结构，此时在B端口的输出则为单一的窄带信号，其输出光谱如图2(b)所示。由光谱分析可以得出，在引入点缺陷后，负载波导只选择与点缺陷发生共振的频带输出，而不发生共振的其他频带的信号则经过负载通道返回到主波导内，进而通过M通道输出，使得M端口输出能量加强。因此，改进后的滤波器结构由于引入了点缺陷，在负载输出端口只有单一频带的信号输出，这便具有了良好的滤波效果。