基于二维光子晶体的可重构光上下路复用器

摘要

本发明涉及一种基于二维光子晶体的可重构上下路复用器，包括上端波导、下端波导、上路波导和下路波导，以及连接上下路波导的弯曲波导，上端波导和上下路波导分别通过上下路微腔连接，波长选择性反射微腔位于上下路微腔之间；三个微腔的共振频率相同；上下路微腔的Q因子比及上下路微腔与其相应的波长选择性微腔沿上端波导方向的距离满足一定的相位关系，以实现能量在上端波导和上下路波导之间的完全转移；三个微腔和上端波导及上下路波导一起构成上下路复用器，弯曲波导与下端波导近距离平行放置构成2×2定向耦合光开关，分为中心耦合区域、退耦区域及中间过渡性啁啾区域，啁啾区域中靠近波导的介质柱半径渐进变化。本发明的复用器尺寸微小、集成度高。

主权项

1、一种基于二维光子晶体的可重构光上下路复用器，其特征在于包括上端波导(1)、下端波导(2)、位于上下端波导之间的上路波导(3)和下路波导(4)，以及连接上下路波导的弯曲波导(5)，弯曲波导(5)的两端通过光子晶体弯曲结构分别与上路波导(3)、下路波导(4)连接，弯曲波导(5)与下端波导(2)近距离平行放置构成一个2×2定向耦合光开关，上端波导(1)和下路波导(4)通过点缺陷的下路微腔(6)连接，上端波导(1)和上路波导(3)通过点缺陷的上路微腔(7)连接；波长选择性反射微腔(8)是一边耦合到上端波导(1)的点缺陷微腔，位于上路微腔(7)和下路微腔(6)之间且与上下路微腔距离相同；上路微腔(7)、下路微腔(6)及波长选择性反射微腔(8)的共振频率相同；下路微腔(6)衰减进上端波导(1)的Q因子Q1与下路微腔(6)衰减进下路波导(4)的Q因子Q2之比Q1/Q2等于2，下路微腔(6)与波长选择性反射微腔(8)之间沿上端波导(1)方向的距离上产生的相位差2βd是π的奇数倍，其中，d是沿上端波导方向下路微腔(6)与波长选择性反射微腔(8)之间的距离，β是共振频率时上端波导模的传播常数，上路微腔(7)的结构及其与波长选择性反射微腔(8)的关系完全相同于下路微腔(6)，以上所述的三个微腔和上端波导以及上下路波导一起构成光上下路复用器；所述2×2定向耦合光开关分为一个中心耦合区域、两端的退耦区域及两个中间过渡性的啁啾区域，退耦区域中靠近波导的介质柱半径通过均一的变化使得此区域奇偶模传播常数之差接近零，耦合区域中靠近波导的介质柱半径通过均一的变化使得此区域奇偶模传播常数之差增大，啁啾区域中靠近波导的介质柱半径渐进变化，从退耦区域过渡到耦合区域，两个啁啾区域和一个耦合区域的奇偶模总相位差为π的整数倍；两退耦区域和两啁啾区域依次对称的分布在耦合区域两边，其中耦合区域和啁啾区域有着可变的折射率用来实现开关操作；最后基于二维光子晶体将设计的一个光上下路复用器和一个2×2定向耦合光开关集成为可重构的光上下路复用器。