串联微环谐振器的光子带隙与传输特性研究

串联微环谐振器是一种在集成光学领域广泛应用的结构，其设计基于波导耦合理论。本文主要探讨了串联微环谐振器的光学特性，特别是在环数、环间耦合系数以及损耗对其传输性能的影响。作者首先利用波导耦合方程推导出了串联微环谐振器的传输矩阵，这是理解其工作原理的关键数学工具。 传输矩阵的计算揭示了随着环数的增加，谐振器的通带内满足共振条件的波长数目也随之增多，这意味着它能更有效地过滤特定波长范围内的光信号，具有滤波功能。另一方面，环间耦合系数的增强会导致通带带宽拓宽，这对于波分复用（WDM）技术至关重要，因为它允许在同一个谐振器中同时处理多个不同频率的光载波。 数值模拟进一步证实了这些理论预测，显示了通过调整环数和耦合系数，能够精确控制信号的传输特性，以适应不同的应用需求。例如，当采用脉冲宽度为50 ps的高斯型激光脉冲注入微环谐振器时，发现环间耦合系数较小的情况下，输出脉冲会相对于输入脉冲产生明显的光学延迟效应。这种效应随着环数的增加而增强，延迟时间随环数增加而逐渐增大，这在通信系统中可能被用于时间和空间编码。 然而，当环间耦合系数增大时，这种光学延迟效果则会减弱，可能需要权衡耦合强度与延迟效果之间的平衡。串联微环谐振器作为一种灵活的光波调控元件，其光学特性研究对于集成光学器件的设计和优化具有重要的指导意义，尤其是在光信号处理、光纤通信和光电子设备等领域有着广泛的应用前景。