金属-介质布拉格光栅带阻滤波器的优化设计与特性研究

本文主要探讨了一种创新的光学滤波器设计，即基于金属-介质布拉格光栅-金属(Metal/Insulator-Disk-Array/Metal, MIM)结构的带阻滤波器。由段佳林、宋钢、郎佩琳、段高燕和谢冯卓四位作者来自北京邮电大学理学院的研究团队提出，他们利用时域有限差分方法对这一结构进行了深入的理论分析与数值模拟。 该滤波器的核心原理是通过在金属-绝缘体-金属(MIM)波导中嵌入周期性介质盘阵列，形成了一种特殊的光学共振现象。当光波遇到这些介质圆盘时，会发生布拉格散射，导致特定波长范围内的光被有效地阻挡，形成所谓的带阻带。这种结构的优势在于，通过调整圆盘阵列的晶格常数，能够精确地控制滤波器的中心波长，实现对特定光谱区域的选择性阻挡。 在仿真结果中，作者展示了这个带阻滤波器在透射谱中的优异性能，其阻带非常平坦，传输几乎接近于零，这意味着它能有效地过滤掉目标波长范围内的信号。此外，设计的滤波器还具备出色的高低电平投射比，这在实际应用中意味着它能有效区分信号噪声，提高信号处理的精度。 本文的工作对于纳米光学器件的设计具有显著的实用价值，特别是在光通信、光存储和光信号处理等领域，可以用来构建高性能的光路选择和隔离设备。由于其独特的结构和可调性，这种带阻滤波器在未来的微纳米尺度光学系统中有着广阔的发展前景。 总结来说，基于金属-介质布拉格光栅-金属的带阻滤波器是一种利用光的波动性和量子效应设计的精密光学元件，通过精心调控其结构参数，能够在光学通信和纳米光学器件中发挥重要作用。这篇首发论文不仅提供了理论模型，也为实际应用提供了有价值的指导参数。