半導體微腔窄帶濾波器的設計.pdf

1、大規(guī)模集成是光電子器件的發(fā)展方向，密集波分復用技術的發(fā)展也對濾波器的帶寬提出了嚴格的要求，隨著這兩個技術的發(fā)展，半導體微腔窄帶濾波器也迅速發(fā)展起來。本文研究的半導體微環(huán)窄帶濾波器即是微腔窄帶濾波器的一種。 文章介紹了微環(huán)濾波器的研究進展及實際應用，分析了已有的微環(huán)窄帶濾波器方案。采用微環(huán)諧振腔構成窄帶濾波器，首先就要了解微環(huán)的機制，以及光場在微環(huán)中諧振的過程。為此本文在實現(xiàn)窄帶濾波之前，采用時域有限差分法（FDTD）對無源微環(huán)進

2、行了理論分析，模擬了無源微環(huán)濾波器中光場的耦合、傳輸和諧振過程。通過注入超短高斯脈沖，分析輸入頻譜、耦合到微環(huán)中的高斯脈沖頻譜，得到了耦合系數(shù)κ的頻譜特性曲線；并利用FDTD方法，通過注入超短高斯脈沖，分析輸入、輸出頻譜，得到了FDTD仿真的傳輸特性曲線。接下來，同樣采用時域有限差分法（FDTD）對有源微環(huán)進行了理論分析，模擬了有源微環(huán)濾波器中光場的耦合、傳輸和諧振過程。通過注入超短高斯脈沖，分析輸入、通路輸出和下路輸出頻譜，得到FDT

3、D方針的傳輸特性曲線，并與無源微環(huán)比較。 在了解了微環(huán)的濾波原理之后，為實現(xiàn)微環(huán)濾波器的窄帶濾波，采用傳輸矩陣法得到M×N微環(huán)陣列的通路和下路傳輸函數(shù)。通過分析對比得出合適后面應用的微環(huán)陣列濾波器行列數(shù)，接下來主要采用了兩種方式來實現(xiàn)窄帶濾波：一是優(yōu)化微環(huán)陣列濾波器中的耦合系數(shù)，通過耦合系數(shù)在行列上的高斯分布和最大平坦化分布，大幅度減小了濾波器的半波帶寬；二是在微環(huán)中加入增益，從前面比較接近實際的時域有限差分法分析中，看到在微環(huán)