基于定向波导耦合的二维光子晶体梳状滤波器的研究

利用定向耦合波导中对称模与反对称模的相速差随波长变化的特性，以及二维光子晶体平行波导耦合长度大为缩短的优势，开发具有光子晶体特点的新型梳状滤波器。该器件避免了介质波导梳状滤波器中光程差与信道间隔成反比的缺馅，消除了因波导弯曲而引起的附加损耗；可与其它光电子有源和无源器件、以及微电子器件集成，主要用于全光网的波分复用系统。在此研究过程中，运用平面波展开等多种数值计算方法分析有限深刻蚀的各种二维周期结构的色散特性，以探索高阶光子禁带，拓宽其实用性。借助有限差分时域等多种方法模拟光子在二维光子晶体条形波导中的传输行为，分析光子禁带束缚和介质束缚正交共存的模场特性、以及弯折波导处的衍射损耗。在大折射率差的周期场下，研究光子晶体平行波导之间的模场耦合理论，推导耦合系数和耦合长度的解析表达；研究光子晶体波导与介质波导的纵向连接耦合，以及电子束曝光、诱导耦合等离子刻蚀等相应的工艺问题。