【摘 要】
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芯片级可调谐滤波器对于满足波分复用系统、通道路由和交换等方面的可重构性需求是必不可少的。近些年来,利用不同类型的微环谐振腔制作的带宽可调谐微环结构层出不穷,例如利用微环与MZI结合的结构,多微环级联结构等等,虽然这些基于微腔的滤波结构有一定的带宽调谐能力,但是往往都有带宽调谐范围小,结构复杂,插入损耗过高,消光比过低等缺陷。随着宇称-时间（Parity-Time,PT）对称理论的提出,量子力学的研
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芯片级可调谐滤波器对于满足波分复用系统、通道路由和交换等方面的可重构性需求是必不可少的。近些年来,利用不同类型的微环谐振腔制作的带宽可调谐微环结构层出不穷,例如利用微环与MZI结合的结构,多微环级联结构等等,虽然这些基于微腔的滤波结构有一定的带宽调谐能力,但是往往都有带宽调谐范围小,结构复杂,插入损耗过高,消光比过低等缺陷。随着宇称-时间（Parity-Time,PT）对称理论的提出,量子力学的研究也被深入推进到了非厄米领域,随后也在光学领域大放异彩,得到实验上的验证。PT对称的系统可以轻易的在增益与损耗同时存在的光学结构中构建,这也让理论层面的PT对称可以被实验验证,这极大的促进了PT对称理论的发展。注意到,PT对称理论可对微腔光谱带来有效的调控手段,提供了构建带宽可调滤波器的新思路。本文中,我们提出了一种基于PT对称的双微环双波导带宽可调谐带通滤波器。使用了两种不同微环分析的理论工具,即功率耦合理论和能量耦合理论,对其带宽调谐、插损、消光比等关键参数进行了分析。数值仿真表明,通过合理的参数设计,可理论上获得约15 dB消光比、-5 dB插损、带宽可调范围140 GHz的带通滤波器。随后,在绝缘体上硅（SOI）平台上设计并制作了用于基于PT对称的带宽可调滤波器。测试表明,制备的器件带宽可在21 GHz到49 GHz范围内调谐。实验与理论的差距主要来自芯片制作过程中的工艺误差,包括波导传输损耗远高于预期,微腔耦合间距与设计存在偏差等因素。本文的创新点在于利用PT对称性机制实现了带宽可调谐带通光学滤波器,该器件的带宽调节过程简单,可以双通道同时工作,为探索基于非厄米光谱调控的传统集成光学器件提供了新方法。
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