高性能聚合物微环谐振腔滤波器的优化设计与测试

"高品质因子聚合物波导微环谐振腔滤波器" 本文详细介绍了基于紫外固化胶和聚砜聚合物材料体系构建的高品质因子聚合物波导微环谐振腔滤波器的设计、优化过程以及实验实现。微环谐振腔是光子集成电路中的关键组件，常用于光通信和光传感领域。在本研究中，研究人员采用了脊形单模波导结构，通过理论计算来优化波导截面尺寸、弯曲半径以及耦合区的波导间距，以提升器件的性能。 在设计阶段，他们考虑了这些参数对滤波特性的影响，包括自由光谱范围（FSR）、3dB带宽、插入损耗和消光比。自由光谱范围是指谐振腔内光能自由传播的频率间隔，而3dB带宽定义了滤波器通带的宽度。插入损耗则表示信号通过滤波器时能量的损失，消光比则是通过和未通过滤波器的光强比值，反映滤波器的信号分离能力。 实验结果显示，所制备的聚合物微环谐振腔滤波器在通信常用波长1550nm附近，具有0.21nm的FSR，0.04nm的3dB带宽，26dB的插入损耗，以及11dB的消光比。品质因子（Quality Factor, Q），作为衡量谐振器性能的重要指标，表示谐振器储存能量的能力，本研究中的品质因子达到了3.87×10^4，显示出优秀的谐振性能。 品质因子高意味着谐振腔内的光能被更有效地储存和释放，这有助于提高滤波器的选择性和灵敏度。消光比大则意味着信号经过滤波器后，通带和阻带之间的对比度显著，有利于实现清晰的信号分割。这些特性使得这种聚合物微环谐振腔滤波器在光通信系统中，如光分插复用（WDM）和光滤波，以及光传感应用中具有广阔的应用前景。 此外，文章还提及了利用光刻和反应离子刻蚀等微纳米加工技术来制造谐振腔滤波器的过程，这是当前微光学器件制造的常用方法。通过光谱测试，验证了实验器件的性能与理论设计的吻合度，进一步证实了设计方法的有效性。 这项工作展示了聚合物材料在微环谐振腔滤波器中的潜力，为集成光学提供了新的解决方案，特别是对于需要高Q值和良好消光比的光通信和光传感应用。该研究不仅贡献了新的设计策略，也为未来高性能聚合物光电子器件的开发奠定了基础。