光子晶体波导与微谐振器耦合特性研究：新型窄带通滤波器

本文主要探讨了光子晶体波导与微谐振器之间的耦合特性，研究基于耦合模理论（CMT）和时域有限差分法（FDTD）。研究中设计了两种对称结构的二维正方格子光子晶体波导，每个波导包含5×5的微谐振器。通过对波导传输特性的FDTD模拟，作者发现通过调整微谐振器中心缺陷柱的半径，可以控制波导与微谐振器之间的耦合模式，从而产生9个通带。 这两种波导结构都显示出窄带通的特性，即它们只在特定的频率范围内允许光信号通过。当微谐振器缺陷柱的半径增大时，这些带通频率会向较低的频率移动。在比较侧向耦合波导与直接耦合波导时，发现在相同的微谐振器条件下，侧向耦合波导的输出端口通带中心频率强度衰减较小，这意味着侧向耦合波导能实现更强烈的波导与谐振腔之间的耦合。 这些发现对于微型光子器件的设计具有重要意义。这两种波导结构可以作为信号处理的接口，应用于窄带滤波器以及网络互连设备的设计。由于其在特定频率范围内的高效过滤性能，它们在光通信、集成光路以及光谱传感等领域具有潜在的应用价值。例如，在光通信系统中，可以用于提高信号传输的纯度和减少干扰；在集成光路中，可以作为小型化的滤波组件，实现更紧凑、更高效的光信号处理；在光谱传感中，可以通过精细调节谐振频率来识别特定的光谱特征。 这项研究深化了我们对光子晶体波导与微谐振器耦合机制的理解，为未来开发新型光学器件提供了理论基础和技术参考。光子晶体波导和微谐振器的这种耦合特性不仅可以优化光信号处理，还可能推动光电子技术的新一轮创新，特别是在光通信和光子集成领域的应用。通过精确控制微谐振器的尺寸和结构，可以进一步定制光信号的传输特性，实现更加复杂和精细的光信号处理功能。