基于表面等離子激元的新型可調(diào)諧微共振環(huán)濾波器分
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時(shí)間：2010-06-11
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3模擬仿真分析
仿真分析時(shí)，光源可采用平面波TM模，邊界條件選取APML。圖2所示是對(duì)該模型進(jìn)行的仿真圖。由圖2可見(jiàn)，光在通過(guò)長(zhǎng)直波導(dǎo)時(shí)，一部分光耦合進(jìn)了環(huán)狀波導(dǎo)。
圖3所示是R=1μm時(shí)，端口2(藍(lán)色)和端口1(紅色)出射歸一化強(qiáng)度曲線，從圖3可以看出，透射強(qiáng)確實(shí)隨波長(zhǎng)有周期性變化，在所示波長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)了兩個(gè)吸收峰(absorption peak)，從透射公式(2)中可以得出，環(huán)的半徑是影響透射結(jié)果的重要因素，為利于對(duì)比，接下來(lái)將半徑改為1.1μm，并進(jìn)行仿真，從而得到了圖4所示的出射歸一化強(qiáng)度曲線。
對(duì)比圖3和圖4可以看出，當(dāng)R從1 μm變化到1.1 μm，吸收峰的位置整體向右偏移了，并且出現(xiàn)了3個(gè)吸收峰，R=1.1μm消光比(extinction ratio)要比R=1 μm時(shí)更大，吸收峰同樣尖銳。圖3中較好的1.8μm到1.9μm處的兩個(gè)吸收峰的消光比大約是8db，-3db帶寬大約是8nm，好于現(xiàn)有水準(zhǔn)。另一個(gè)重要的衡量濾波器的系數(shù)是FSR(passband bandwidth and extinction ratio)，在本文中，可以簡(jiǎn)單地理解為相鄰吸收峰的距離，R=1μm時(shí)是90 nm，同樣波長(zhǎng)范圍內(nèi)，R=1.1時(shí)則出現(xiàn)了3個(gè)吸收峰，說(shuō)明當(dāng)R變大時(shí)，F(xiàn)SR反而變小，經(jīng)測(cè)量大約是86 nm。可以推斷，當(dāng)環(huán)繼續(xù)增大，吸收峰間距也許能滿(mǎn)足DWDM的需要，從而為DWDM大型集成化提供可能。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文分析了基于表面等離子激元的可調(diào)諧共振環(huán)濾波器結(jié)構(gòu)原理，并分別對(duì)環(huán)半徑R為1.0μm和1.1 μm時(shí)進(jìn)行了仿真。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，波導(dǎo)環(huán)半徑的變化會(huì)周期性地在特定波長(zhǎng)上產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收效果，其中-3 db帶寬只有8 nm，好于現(xiàn)有水準(zhǔn)，且隨著環(huán)半徑R的增大，吸收峰會(huì)向右移動(dòng)，而且可以通過(guò)改變金屬溫度的方法對(duì)濾波器進(jìn)行調(diào)諧。通過(guò)計(jì)算在所示波長(zhǎng)范圍內(nèi)，所有峰的數(shù)量可知，隨著環(huán)狀波導(dǎo)半徑R的增大，吸收峰會(huì)更密集(FSR減小)，而當(dāng)環(huán)的半徑繼續(xù)增大，吸收峰間距越來(lái)越小，但峰依然尖銳，可以符合密集波分復(fù)用(DWDM)的需求，應(yīng)用前景光明。另外，本研究模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)模型大小不超過(guò)10μm2，而且比現(xiàn)有的光子晶體器件小，很易于集成。
評(píng)論