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二维平板光子晶体是未来小型化光子集成的重要平台,近年来,随着微加工技术的日益成熟,受到人们越来越多的关注。二维平板光子晶体具有平面内的光子带隙,通过引入人工的缺陷态,可以很好的实现各种二维平板光子晶体器件。作为未来光子集成回路的重要平台,二维平板光子晶体相关器件的设计和制备是光子晶体研究的一个主流发展方向。
普通的单模光纤芯径大约10微米,直接耦合到普通的二维平板光子晶体直波导中效率很低,本文设计和加工了一种光子晶体模式转换器,利用绝热耦合的原理在理论上能达到很高的耦合效率。相关的研究工作还在进一步进行当中。
设计和加工了一个三端口二维平板光子晶体隧道共振耦合器,为了提高相应的滤波效率,采用了一种新的反馈方式,并且对样品的光学性能进行了测量。通过精密调节谐振腔的大小,在实验上取得了两个通道输出,波长间隔仅为1.5纳米,相应的品质因子几乎完全相同。测量的谐振波长与理论模拟的结果吻合的很好。理论和实验结果表明,该滤波器有可能在高密度光子集成当中加以应用。
W3光子晶体波导比W1波导有较高的耦合效率,在此基础之上,笔者设计了一个高效率的三角晶格W3-Y型双通道二维平板光子晶体滤波器,并对其传输特性进行了测量。仔细调节谐振腔的大小,取得了波长间隔为7纳米的双通道输出,相应的理论计算结果与实验结果达到很好的吻合。多波长输出是未来光子晶体滤波器的发展方向,笔者又设计加工了W3-Y型四通道二维平板光子晶体滤波器,取得了波长间隔为3纳米左右的四通道输出,这种二维平板光子晶体滤波器很有希望在未来光学集成化的波分复用系统当中得到应用,具有很好的应用前景。