二维光子晶体圆形谐振腔滤波器设计与地研究

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1、万方数据AThesisfortheDegreeofMasterinMeasurementTechnologyandAutomationEquipmentsTwODimensionalPhotonicFilterswithaCircularResonantCavityByZhangZhiyuanSupervisor：ProfessorQuXiuyunWuZhaoxiaNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为

2、获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=亡巴。恩。学位论文作者签名：狄高良日期：劢p牟占同澎司学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：／半年∥一年口一年半口两年口学位论文作者签名：动芯鏖)一签字日期：湘『2。‘。>≥导师签名：签字日期：万方数据东北大学硕士学位论文摘要二维光子

3、晶体圆形谐振腔滤波器设计与研究摘要光滤波器在波分复用光通信中是处理者多个信道或者特定信道信号的关键器件，它可以从众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以外的光会被拒绝通过它可以用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用／解复用。光子晶体是一种具有光子带隙特性的周期性电解质结构，在传输速率、带宽和损耗等方面较半导体材料都有着显著的优势。并且在光子晶体中设计缺陷可以在光子带隙中引入“缺陷态”，可以制作全新型高性能光滤波器，且其具有体积小、结构紧凑等优点，在光电子学、光通信领域、信息科学领域产生深远的影响。当前，很多研究人员已经利用光子晶体制作成功了多种光滤波器，但具有高传输效率及多信

4、道的光子晶体滤波器的设计还有待于更深入的研究，也是本论文研究的主要内容。本文在研究光子晶体各要素包括晶格结构、填充比及介电常数比对禁带特性影响的基础上，提出了采用圆环形谐振腔代替了传统的点谐振腔，设计了正方晶格圆形介质柱二维光子晶体带通光滤波器(PCBPF)及多信道光滤波器，并利用时域有限差分(FDTD：FiniteDifferentTimeDomain)法进行计算分析得知，不同于点谐振腔的单模特性，圆环形谐振腔具有多模特性，使得基于圆环形谐振腔的PCBPF可同时得到多个窄带滤波信号，且各信号的滤波效率不同，最高滤波效率可达到100％。另外分析了谐振腔的尺寸、PCBPF整体介电常数及谐振腔

5、内部介电常数等因素对PCBPF滤波特性的影响，为提高和调节滤波器的滤波性能提供了可靠的依据。最后针对所设计的多信道滤波器进行仿真得到其各个信道的透射图，得到该多信道滤波器在满足一定的滤波效率的基础上能够实现光子晶体滤波器的前向滤波与后向滤波。本文所设计的光子晶体滤波器具有设计方便、滤波效率高、结构简单、体积小易于集成化设计等优点，所做的研究工作为设计和制作高效率光子晶体多信道滤波器提供很好的理论依据。关键词：二维光子晶体；滤波器；时域有限差分法(FDTD)；谐振腔：万方数据．．III．．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractTwoDimensionalPhotonicFiltersw

6、ithaCirculAbstractOpticalfilteristhekeydeviceinWDMopticalcommunicationsystemtodeal、析nlthesignalofmultiplechannelsorspecificchannel．ItCallselectethespecificwavelengthfromalargenumberofwavelengths，whiletheotherwavelengthoflightwillberefused．Itcanbeusedforwavelengthselection，opticalamplifiernoisefilt

7、eringandgainequalization，opticalmultiplexinganddemultiplexing．Asaperiodicelectrolytestructure、析ththecharacteristicsofphotonicbandgap，photoniccrystalhasitsownadvantagesinthetransmissionrate，bandwithandloss，etcover