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基于导模共振滤波器的波长可调谐垂直腔面发射激光器的研究 预览
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作者 江孝伟 关宝璐 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期128-134,共7页
基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光... 基于光栅层控制光波传播耦合波方程,设计了能够实现共振波长可调谐的亚波长光栅导模共振滤波器.通过调谐空气层的厚度,滤波器可以实现波长75nm的调谐,线宽均小于或等于1nm.将共振波长可调谐滤波器与中心波长为1.55μm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)集成,形成了激射波长可调谐VCSEL.研究发现激射波长调谐范围与共振波长可调谐滤波器相同,而且在相同空气层厚度下,激射波长可调谐VCSEL的激射波长和共振波长可调谐滤波器的共振波长相同.该VCSEL不仅可以选择激射波长还可对输出横向模式进行选择. 展开更多
关键词 光栅 共振 滤波器 可调谐 垂直腔面发射激光器
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导模共振集成量子阱红外探测器研究 预览
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作者 余昊楠 曹全君 +1 位作者 唐伟伟 王林 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2019年第3期67-71,共5页
提出一种基于全介质导模共振增强量子阱红外探测器性能的方法,在7.5~9.0μm电磁波谱范围内,利用导模共振,在量子阱层形成波导模式和光场局域。该结构的损耗很低,使得量子阱激活层内的光子寿命很长,极大地增强了量子阱材料的吸收。通过... 提出一种基于全介质导模共振增强量子阱红外探测器性能的方法,在7.5~9.0μm电磁波谱范围内,利用导模共振,在量子阱层形成波导模式和光场局域。该结构的损耗很低,使得量子阱激活层内的光子寿命很长,极大地增强了量子阱材料的吸收。通过优化器件参数,量子阱的吸收可达95%,远远高于基于金属等离激元原理增强量子阱器件的吸收。且该探测器对制作工艺有很高的容忍度。 展开更多
关键词 量子阱 共振 增强吸收 红外探测器
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超窄线宽导模共振滤波器的设计
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作者 刘振扬 关宝璐 +1 位作者 胡丕丽 梁津 《半导体光电》 CAS 北大核心 2019年第1期72-76,共5页
亚波长光栅导模共振滤波器,具有高峰值反射率、低旁带反射和窄带等特点,能够实现基于高低折射率介质的滤波器所无法达到的独特功能。设计了中心波长为852nm的带有间隔层、线宽可控的超窄线宽导模共振滤波器,并分析了主要参数对反射光谱... 亚波长光栅导模共振滤波器,具有高峰值反射率、低旁带反射和窄带等特点,能够实现基于高低折射率介质的滤波器所无法达到的独特功能。设计了中心波长为852nm的带有间隔层、线宽可控的超窄线宽导模共振滤波器,并分析了主要参数对反射光谱的影响。选择弱调制的介质作为光栅层,并在光栅层和波导层之间插入一层低折射率的介质作为间隔层来减小光栅层和波导层之间的耦合强度,进而使导模共振滤波器的线宽达到0.02nm的超窄程度,并且该结构中的光栅厚度、占空比等对反射光谱的影响极小,均利于其工艺制备。 展开更多
关键词 亚波长光栅 共振 滤波器 超窄线宽
氧化铝导模共振效应滤波器的分析研究 预览
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作者 陆志成 张雨茜 +3 位作者 张伟 郭俊宏 张雪花 胡芳仁 《光通信研究》 北大核心 2018年第5期52-55,共4页
根据等效介质理论和严格耦合波理论,提出了可见光波段下基于氧化铝材料的亚波长导模共振光栅滤波器的理论设计与仿真方法。利用Rsoft软件分别仿真分析强调制和弱调制下的氧化铝光栅反射光谱,并探讨了光栅周期(400~420nm)、占空比(... 根据等效介质理论和严格耦合波理论,提出了可见光波段下基于氧化铝材料的亚波长导模共振光栅滤波器的理论设计与仿真方法。利用Rsoft软件分别仿真分析强调制和弱调制下的氧化铝光栅反射光谱,并探讨了光栅周期(400~420nm)、占空比(0.2~0.8)和光栅厚度(117~367nm)等结构参数的改变对光栅光谱特性的影响。仿真结果表明,氧化铝光栅在610nm波长处具有优秀的滤波效果:旁带<3%,半高宽(FWHM)<0.3nm,高反射率(接近100%)。最后采用快速原子束刻蚀技术制备出了可见光波段下的氧化铝材料导模共振滤波器。 展开更多
关键词 亚波长光栅 共振 氧化铝 可调谐滤波器
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亚波长金属光栅/电介质/金属混合波导传感结构的研究 被引量:1
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作者 陈颖 田亚宁 +2 位作者 何磊 韩帅涛 朱奇光 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第1期253-259,共7页
提出了一种亚波长金属光栅/电介质/金属混合波导传感结构, 在结构中可产生导模共振模式、表面等离子激元共振模式和局域表面等离子体模式, 模式之间互相耦合, 从而在反射光谱中形成两个窄带共振缺陷峰。通过研究共振缺陷峰处磁场分布和... 提出了一种亚波长金属光栅/电介质/金属混合波导传感结构, 在结构中可产生导模共振模式、表面等离子激元共振模式和局域表面等离子体模式, 模式之间互相耦合, 从而在反射光谱中形成两个窄带共振缺陷峰。通过研究共振缺陷峰处磁场分布和结构参数对反射谱的影响, 分析了结构中的共振模式。根据导模共振原理和表面等离子体共振形成条件, 建立共振缺陷峰波长与结构参数之间的关系模型, 通过观察共振缺陷峰波长的漂移实现待测样本气体浓度的动态实时监测。以多孔硅为传感载体、甲醛气体为待测样本, 分析传感器的品质因数和灵敏度。结果表明, 两个窄带共振缺陷峰的品质因数分别可达42.3 RIU-1和78.5 RIU-1, 灵敏度分别为466 nm/RIU和628 nm/RIU。 展开更多
关键词 传感器 金属光栅 共振 表面等离子激元
嵌入式纳米金阵列的表面等离子共振传感特性研究
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作者 孔令超 刘瑜 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期241-246,共6页
基于本征值方程及时域有限差分(FDTD)算法,研究了嵌入二氧化硅衬底的菱形纳米金阵列表面等离子共振传感特性,推导出共振模式随嵌入深度变化的关系式。计算结果与数值模拟一致,验证了金纳米颗粒阵列上下介质的不对称性可以等效为单... 基于本征值方程及时域有限差分(FDTD)算法,研究了嵌入二氧化硅衬底的菱形纳米金阵列表面等离子共振传感特性,推导出共振模式随嵌入深度变化的关系式。计算结果与数值模拟一致,验证了金纳米颗粒阵列上下介质的不对称性可以等效为单层介质光栅。理论分析了透射谱中产生多个共振峰的物理机制与影响因素,进一步探讨了透射谱与嵌入深度、长短轴比例、周期尺寸等参数的关系,分析了阵列结构的传感性能特点,为制作多波段工作的表面等离子体共振(SPR)传感器基底提供了理论依据。 展开更多
关键词 光电子学 局域表面等离子体共振 时域有限差分算法 共振 传感
Guided mode resonance in planar metamaterials consisting of two ring resonators with different sizes
7
作者 俞禛 陈航 +3 位作者 刘建军 井绪峰 李向军 洪治 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第7期408-412,共5页
我们建议 two-ring-resonator 填写了平面混合 metamaterial (公里)并且试验性地调查了,在哪个指导模式回声( GMR )和 Fano 回声或象EIT一样反应的系列由在公里回声之间的协调相互作用导致了, GMR 能被二枚戒指的尺寸容易在兆兆赫政... 我们建议 two-ring-resonator 填写了平面混合 metamaterial (公里)并且试验性地调查了,在哪个指导模式回声( GMR )和 Fano 回声或象EIT一样反应的系列由在公里回声之间的协调相互作用导致了, GMR 能被二枚戒指的尺寸容易在兆兆赫政体控制。而且, four-ring-resonator 填写了公里因为极化感觉迟钝的 GMR 被表明,在 TE 和 TM 模式的 GMR 身体上被归因于在二联合的衍射的地方 ?? 乡 ????????? ¤ 展开更多
关键词 共振 环形谐振器 平面 尺寸 环形谐振腔 组成 偏振不敏感
波长可调谐导模共振滤波器的设计及优化 被引量:2
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作者 江孝伟 武华 王飞 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第10期87-92,共6页
利用严格耦合波法设计并优化了中心波长为1.55μm,基于液晶的波长可调谐导模共振滤波器(WTGMF)。通过计算得知减反层和衬底的厚度均对滤波器的共振线宽有影响,减反层的厚度越薄共振线宽越宽,但是对于衬底厚度总存在着一个最优的厚度... 利用严格耦合波法设计并优化了中心波长为1.55μm,基于液晶的波长可调谐导模共振滤波器(WTGMF)。通过计算得知减反层和衬底的厚度均对滤波器的共振线宽有影响,减反层的厚度越薄共振线宽越宽,但是对于衬底厚度总存在着一个最优的厚度使线宽达到最窄,当衬底厚度为300nm时,线宽缩小到最窄的0.96nm。另外决定WTGMF的波长调谐范围的主要因素是液晶层的厚度,调谐范围随着液晶层厚度的增加而增加并最终达到稳定,当液晶层厚度达到1600nm时波长调谐范围达到最大的39nm。 展开更多
关键词 光栅 共振 严格耦合波法 线宽 液晶
基于导模共振的窄带可调谐滤波器 预览 被引量:3
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作者 黑徐伟 章羚璇 +6 位作者 刘继红 葛志强 李思奇 李星仪 王国玺 王擂然 张文富 《光子学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期40-44,共5页
提出了一种分离的导模共振滤波器.该结构由光栅层和两个被空气薄层隔开的平板介质波导组成.使用时域有限差分法分析了该光栅结构在不同的结构参数下的光谱特性.研究表明,当TM偏振入射时改变空气薄层的厚度可以实现共振波长的可调谐,并... 提出了一种分离的导模共振滤波器.该结构由光栅层和两个被空气薄层隔开的平板介质波导组成.使用时域有限差分法分析了该光栅结构在不同的结构参数下的光谱特性.研究表明,当TM偏振入射时改变空气薄层的厚度可以实现共振波长的可调谐,并且共振波长几乎随着空气薄层厚度线性变化.浅调制光栅被用于实现窄线宽特性.波长可调谐范围为1 515~1 558nm,半高全宽小于0.6nm. 展开更多
关键词 光栅 共振 窄带 滤波器 可调谐
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多共振峰圆形光栅滤波器 预览 被引量:1
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作者 王永进 秦川 +1 位作者 高绪敏 张锋华 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2017年第12期3056-3062,共7页
提出了一种导模共振圆形光栅滤波器,以实现它在可见光范围内的多波段滤波。理论分析了圆形光栅滤波器在同一入射波偏振条件下形成多个共振峰的原因。通过微纳加工技术在硅基二氧化铪材料上实现了光栅层约为70nm的圆形光栅薄膜结构。利... 提出了一种导模共振圆形光栅滤波器,以实现它在可见光范围内的多波段滤波。理论分析了圆形光栅滤波器在同一入射波偏振条件下形成多个共振峰的原因。通过微纳加工技术在硅基二氧化铪材料上实现了光栅层约为70nm的圆形光栅薄膜结构。利用一维线性光栅对圆形光栅的反射谱进行了模拟,通过角分辨微纳反射谱测试系统获得了该光栅滤波器在不同入射波偏振条件以及不同入射角时的反射谱。实验表明,在特定的光栅周期以及占空比条件下(如光栅周期350nm,占空比0.5),当线性偏振光正入射时,该圆形光栅滤波器形成了两个共振峰(505nm处和575nm处),与模拟结果基本符合。另外,光栅占空比相同时,随着光栅周期的增加,共振峰会向较长的波段偏移。实验显示:通过设计不同结构的亚波长圆形光栅,可以实现可见光范围内多个特定波段的滤波作用。 展开更多
关键词 衍射光栅 亚波长结构 微纳加工 共振 光栅滤波器
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氮化铟导模共振滤波器在可见光波段模拟分析 预览 被引量:2
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作者 朱闻真 黄萍 +4 位作者 吕凡敏 顾均 李维亮 刘昕 胡芳仁 《光通信研究》 北大核心 2016年第1期32-34,70共4页
根据RCWT(严格耦合波理论)和等效介质理论,提出了在可见光波段的基于半导体材料氮化铟的亚波长光栅导模共振滤波器的结构设计和仿真方法,并探讨了滤波器反射谱对光栅参数的敏感性.在维持滤波器高峰值反射率、低旁带和窄线宽不变的条件... 根据RCWT(严格耦合波理论)和等效介质理论,提出了在可见光波段的基于半导体材料氮化铟的亚波长光栅导模共振滤波器的结构设计和仿真方法,并探讨了滤波器反射谱对光栅参数的敏感性.在维持滤波器高峰值反射率、低旁带和窄线宽不变的条件下,利用其对光栅周期的敏感性,结合仿真提出了利用微机电系统梳齿驱动器改变光栅周期(ΔT 为0-99.7nm)从而线性地控制共振波长输出(调谐范围为23nm),实现了半高全宽小于1.15nm 的可调谐反射型导模共振滤波器. 展开更多
关键词 亚波长光栅 共振 氮化铟 微机电系统
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角度可调谐硅基氮化镓导模共振滤波器 预览 被引量:1
12
作者 黄萍 赵紫娟 +1 位作者 雒倩男 胡芳仁 《光通信研究》 北大核心 2016年第5期50-54,共5页
根据严格耦合波理论和等效介质理论,研究了工作于1 300-1 400nm波段的基于硅基GaN(氮化镓)亚波长光栅的导模共振滤波器。分别讨论了在强调制光栅和弱调制光栅作用下,滤波器反射谱对光栅周期和入射角度的敏感性。利用其对入射角度的敏... 根据严格耦合波理论和等效介质理论,研究了工作于1 300-1 400nm波段的基于硅基GaN(氮化镓)亚波长光栅的导模共振滤波器。分别讨论了在强调制光栅和弱调制光栅作用下,滤波器反射谱对光栅周期和入射角度的敏感性。利用其对入射角度的敏感性,结合仿真分析设计了一种利用微机电系统静电梳齿驱动器改变光栅角度从而控制不同的共振波长输出的角度可调谐硅基GaN导模共振滤波器。仿真分析结果表明,在强调制情况下,角度可调谐范围为0.5-5.7°,波长可调谐范围为1 319-1 352nm,FWHM(半高全宽)〈2.2nm。 展开更多
关键词 共振 氮化镓 角度调制 微机电系统
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1064nm导模共振滤光片的设计与分析 预览
13
作者 李坤 熊玉卿 王超 《真空与低温》 2016年第3期166-169,共4页
为了获得峰值波长为1 064 nm的反射型窄带滤光片,采用导模共振原理进行设计,并利用严格耦合波法对滤光片的光谱特性进行了理论分析.首先设计了峰值波长1 064 nm单层反射型导模共振滤光片,由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离峰... 为了获得峰值波长为1 064 nm的反射型窄带滤光片,采用导模共振原理进行设计,并利用严格耦合波法对滤光片的光谱特性进行了理论分析.首先设计了峰值波长1 064 nm单层反射型导模共振滤光片,由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离峰值波长处的反射率偏高,引入减反射层后,峰值波长两侧的反射率明显降低;其次分析了光栅层厚度、光栅周期对滤光片光谱性能的影响.结果表明设计的滤光片具有反射率高、带宽窄及旁带反射率低等优良的光学性能. 展开更多
关键词 光学薄膜 滤光片 共振 减反射层
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基于导模共振效应的宽带宽透射型滤波器的设计与优化 预览
14
作者 李业 王琦 +1 位作者 王建宇 张大伟 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期7-12,共6页
基于导模共振理论,设计了一种工作中心波长位于632.8nm的宽带宽透射型滤波器.根据瑞利异常理论公式,计算得到瑞利波长所在的光谱位置,从而证明异常现象对滤波器的带宽产生了拓宽作用.为了优化宽带宽滤波器的结构参数,利用严格耦合波理... 基于导模共振理论,设计了一种工作中心波长位于632.8nm的宽带宽透射型滤波器.根据瑞利异常理论公式,计算得到瑞利波长所在的光谱位置,从而证明异常现象对滤波器的带宽产生了拓宽作用.为了优化宽带宽滤波器的结构参数,利用严格耦合波理论通过计算不同参数条件下的光谱,分析了结构参数和材料对于透射光谱在带宽和峰值效率方面的影响,选取其中最佳的结构参数数值和材料,得到峰值效率为90%、带宽为95nm的透射光谱.该宽带宽透射型导模共振器件在显示和成像领域有潜在的应用价值. 展开更多
关键词 共振 严格耦合波分析 金属线光栅 滤波器 宽带
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可见光波段的窄带导模共振滤光片的设计 预览 被引量:1
15
作者 郑煌晏 胡芳仁 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期118-121,共4页
为了使导模共振滤光片能在可见光范围内表现出良好的滤光效果,根据严格耦合波理论和等效介质理论,提出基于半导体材料单晶氧化锌薄膜的亚波长导模共振光栅滤光片的结构设计. 通过仿真分析可知,该滤光片在可见光范围内的475nm,530nm与65... 为了使导模共振滤光片能在可见光范围内表现出良好的滤光效果,根据严格耦合波理论和等效介质理论,提出基于半导体材料单晶氧化锌薄膜的亚波长导模共振光栅滤光片的结构设计. 通过仿真分析可知,该滤光片在可见光范围内的475nm,530nm与650nm波长处,反射效率都达到了100%,旁带反射率低于4%,并且峰值带宽均小于0.3nm.结果表明,该滤光片能分别在可见光的红、绿、蓝波段表现出良好的滤光效果,可以作为三基色的滤光片,在彩色合成与调制中得到重要的应用. 展开更多
关键词 光栅 滤光片 共振 氧化锌
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亚波长导模共振滤波器的研究概况 预览 被引量:2
16
作者 李业 张大伟 +1 位作者 王琦 戴博 《光学仪器》 2016年第2期185-188,共4页
基于导模共振效应的亚波长滤波器具有高峰值效率、宽窄带以及低旁带等特点,是一种性能优良的滤波器结构。简要介绍了导模共振滤波器的基本理论、分析方法和一维双层亚波长光栅结构,从可调谐、多通道以及彩色滤光三个应用方面总结了导... 基于导模共振效应的亚波长滤波器具有高峰值效率、宽窄带以及低旁带等特点,是一种性能优良的滤波器结构。简要介绍了导模共振滤波器的基本理论、分析方法和一维双层亚波长光栅结构,从可调谐、多通道以及彩色滤光三个应用方面总结了导模共振器件的研究进展,并分析了关键技术和技术难点。阐述了该器件的重要研究意义和应用价值。 展开更多
关键词 共振 滤波器 亚波长 多通道
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入射角调谐的三基色导模共振滤光片 被引量:1
17
作者 杨赛 盛斌 +3 位作者 张大伟 钱林勇 陈鹏 黄元申 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期323-329,共7页
介绍一种入射角调谐红绿蓝三基色导模共振滤光片(GMRF)的实现方法。利用严格耦合波理论(RCWA)分析入射角对导模共振滤光片反射光谱的影响,用TM偏振波在斜入射下得到两个不同位置的共振峰,通过调节入射角,使两个共振峰分别落在可见... 介绍一种入射角调谐红绿蓝三基色导模共振滤光片(GMRF)的实现方法。利用严格耦合波理论(RCWA)分析入射角对导模共振滤光片反射光谱的影响,用TM偏振波在斜入射下得到两个不同位置的共振峰,通过调节入射角,使两个共振峰分别落在可见光波段和红外波段,并通过调整角度实现对可将光波段滤波波长的调谐。通过对参数的优化、调整,设计并制作了周期为544 nm的红、绿、蓝三基色导模共振彩色滤光片,结果显示该结构在26.8°、39.6°、46.0°入射角得到了良好的红、绿、蓝三基色,效率均在80%左右,半峰全宽约为5 nm。当其作为蓝、绿两色滤光片工作时,与传统亚波长导模共振结构相比,其周期相对较长,从而大大降低光栅制作难度。实验结果实现导模共振结构在彩色滤光片方面的应用,并对大周期导模共振器件的制作提供了积极的指导。 展开更多
关键词 光学设计 彩色滤光片 共振 亚波长结构 严格耦合波理论
反射型和透射型导模共振滤光片的设计
18
作者 李坤 熊玉卿 +2 位作者 王济洲 董茂进 王宽 《真空》 CAS 2015年第2期18-21,共4页
本文设计了中心波长为1315nm的反射型和透射型导模共振滤光片,并利用严格耦合波法分析了其光谱特性。首先设计了中心波长1315nm单层反射型导模共振滤光片,但由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离中心波长处的反射率偏高,引入... 本文设计了中心波长为1315nm的反射型和透射型导模共振滤光片,并利用严格耦合波法分析了其光谱特性。首先设计了中心波长1315nm单层反射型导模共振滤光片,但由于覆盖层和基底层的折射率不匹配,使得远离中心波长处的反射率偏高,引入减反射层设计后,中心波长两侧的反射率明显降低。其次设计了中心波长1315nm的透射型导模共振滤光片,分析了光栅层厚度对中心波长位置的影响。用严格耦合波法计算表明,设计的反射型和透射型导模共振滤光片具有优良的光谱性能。 展开更多
关键词 共振 滤光片 严格耦合波法 减反射层
基于导模共振效应的多通道窄带滤光片的设计 预览
19
作者 李坤 熊玉卿 +2 位作者 王济洲 董茂进 王宽 《真空与低温》 2014年第3期175-178,共4页
基于导模共振效应设计了几种多通道窄带滤光片,并利用严格耦合波法分析其光谱特性。在设计的单层滤光片的基础上增加第一层高折射率缓冲层,当厚度为523.8 nm和689.2 nm时,得到双通道和三通道的反射峰,在此基础上增加第二层厚度为768 nm... 基于导模共振效应设计了几种多通道窄带滤光片,并利用严格耦合波法分析其光谱特性。在设计的单层滤光片的基础上增加第一层高折射率缓冲层,当厚度为523.8 nm和689.2 nm时,得到双通道和三通道的反射峰,在此基础上增加第二层厚度为768 nm的低折射率缓冲层,得到四通道的反射峰。另外,通过调节单层滤光片的入射角度得到对称的双通道反射峰。 展开更多
关键词 共振 严格耦合波法 多通道 窄带滤光片
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基于氮化镓的导模共振滤波器仿真分析 预览 被引量:5
20
作者 赵昊 诸波 +1 位作者 胡芳仁 魏润润 《光通信研究》 北大核心 2014年第6期55-58,共4页
根据严格耦合波理论和等效介质理论,提出了针对C波段、基于半导体材料氮化镓的亚波长导模共振滤波器结构及设计方法。详细探讨了在强调制光栅的高占空比作用下,光栅周期和入射波角度对滤波器反射谱共振波长的影响。在保持滤波效果为... 根据严格耦合波理论和等效介质理论,提出了针对C波段、基于半导体材料氮化镓的亚波长导模共振滤波器结构及设计方法。详细探讨了在强调制光栅的高占空比作用下,光栅周期和入射波角度对滤波器反射谱共振波长的影响。在保持滤波效果为高衍射率(共振波长峰值反射率达到99.5%以上)、低旁带和窄线宽的条件下,利用其对入射波角度的敏感性,结合仿真数值提出了一种通过 MEMS(微机电系统)平面反射镜调谐入射角角度(0-4.07°),从而线性地控制共振波长输出(调谐范围为36 nm),实现峰值半宽高低于0.8 nm的C波段可调滤波器。 展开更多
关键词 共振 氮化镓 滤波器 微机电系统
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