專利名稱：基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光功率分配裝置，特別涉及一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器。
背景技術(shù)：
光子晶體的概念最早是在1987年提出的，光子晶體是一種折射率呈空間周期性變化的新型微結(jié)構(gòu)材料，其最基本的特性就是具有光子禁帶。頻率在光子禁帶頻率內(nèi)的光不能在光子晶體中傳播。當(dāng)在光子晶體中引入缺陷時，光子禁帶中會出現(xiàn)一個缺陷模，使原本不能在光子晶體中傳播的光能在缺陷中傳播，這就形成了光子晶體波導(dǎo)。利用光子晶體的這種禁帶特性可以設(shè)計制作各種光學(xué)集成器件，如新型波導(dǎo)、新型波長選擇濾波器和光子晶體耦合器，光開關(guān)，光分功率器
光功率分配器在通信領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用與研究。光纖城域網(wǎng)、光纖到戶(FTTH)及光纖CATV的逐步普及應(yīng)用，使得光功率分配器的市場需求越來越大。市場上已經(jīng)存在多種光功率分配器，這些產(chǎn)品的工作原理可能不同，但性能卻與光纖熔融拉錐型器件基本類似。 無論是光纖型或是其它類型光功率分配器，現(xiàn)在都只能提供固定的分光比。隨著電信業(yè)務(wù)的發(fā)展，需要采用分光比可調(diào)的光功率分配器的場合越來越多，對可調(diào)范圍也要求越來越大，可調(diào)光功率器再FTTH中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可調(diào)光功率分配器對多變的FTTH市場，具有很強(qiáng)的針對性。它可以通過改變自身的功率分配因素，動態(tài)地為各用戶端設(shè)備分配光功率。這樣可以更好地提高網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性，充分利用光功率資源，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性， 降低投資風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)在光功率分配器只能提供固定分光比的問題，提出了一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器及工作方法，具有可調(diào)諧功能，只通過改變整個光子晶體的溫度就可以控制出射光功率的分配。當(dāng)光子晶體溫度發(fā)生變化時，硅的熱光系數(shù)為1.86X10_4/°C，光子晶體硅柱的折射率也會發(fā)生相應(yīng)的改變，點(diǎn)缺陷的耦合效果會發(fā)生很大的變化，兩輸出端的光功率也會發(fā)生很大的變化，從而實現(xiàn)了通過溫度來控制光功率分配的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器，所述光功率分配器包括二維光子晶體、點(diǎn)缺陷、線缺陷波導(dǎo)和光功率探測器，所述線缺陷波導(dǎo)是在完整的矩形晶格光子晶體中去除一排硅柱形成的，所述點(diǎn)缺陷為改變光子晶體中的一個硅柱半徑r的點(diǎn)，入射光從第一線缺陷波導(dǎo)入射后，部分入射光會通過點(diǎn)缺陷耦合到第二線缺陷波導(dǎo)中，所述光功率探測器作為光接收單元位于兩線缺陷波導(dǎo)通道的端口。所述的二維光子晶體為圓形硅介質(zhì)柱按照矩形晶格排列結(jié)構(gòu)。一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器工作方法，包括基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器，具體工作方法步驟如下1)、輸入光選定的探測波長為1.55μπι ；
2)、分光過程第一步輸入光從第一線缺陷波導(dǎo)入射后，當(dāng)光傳輸?shù)近c(diǎn)缺陷附近時， 有一部分光耦合到第二線缺陷波導(dǎo)中，光功率探測器接收兩線缺陷波導(dǎo)光能量，第二步改變整個光子晶體的溫度，重復(fù)步驟二 ；第三步光功率探測器測定出輸出光功率；
3 )、 公式計算分光比兩通道的分光比為 y = <Χ_3χ2+ 1,277,7為兩通道光功率的比值4為整個光子晶體的溫度，光
子晶體的溫度已知，就能夠得出兩通道的光功率比值，從而得出兩通道具體的光功率大小。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器及工作方法，整個光功率分配器結(jié)構(gòu)非常簡單，體積小巧，性能穩(wěn)定可靠，只需要通過整個光子晶體的溫度就可以調(diào)節(jié)兩個輸出端的光功率比值，從而實現(xiàn)光功率的可調(diào)諧功能。


圖1為本發(fā)明基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器，主要包括光傳輸單元和光接收單元兩個部分。其構(gòu)成為傳輸單元為光子晶體中線缺陷波導(dǎo)。光子晶體為圓形硅介質(zhì)柱按照矩形晶格排列結(jié)構(gòu)，改變光子晶體中的一個硅柱半徑大小，從而引入點(diǎn)缺陷，并且移除光子晶體中兩條硅柱來實現(xiàn)兩條線缺陷波導(dǎo)；接收單元為設(shè)置在光子晶體線缺陷波導(dǎo)同一端的一對相同的半導(dǎo)體光功率探頭，整個結(jié)構(gòu)參數(shù)選取如下光子晶體晶格常數(shù) a=0. 546 μ m,硅柱半徑r=0. 104 μ m,分配器裝置長度為L=15 μ m，寬度為15 μ m,入射波長 λ =1. 55 μ m0如圖1所示結(jié)構(gòu)示意圖，子晶體中線缺陷波導(dǎo)1是在完整的矩形晶格光子晶體中去除一排硅柱得到，線缺陷波導(dǎo)2是除去點(diǎn)缺陷8右端部分硅柱得到的，輸入光波導(dǎo)從線缺陷波導(dǎo)1中輸入，遇到點(diǎn)缺陷后會發(fā)生耦合，一部分光會耦合到線缺陷波導(dǎo)2中，功率探頭 3和功率探頭4為相同的半導(dǎo)體光功率探頭，用于測定線缺陷波導(dǎo)的輸出光功率。5為輸入光，6、7為經(jīng)過波導(dǎo)耦合后分別從波導(dǎo)1、2中輸出的光?；诙S光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器的工作方法步驟
1、輸入光本功率分配器選定的探測波長為1^5 μ m，此波長的激光器以及傳輸設(shè)備已經(jīng)發(fā)展的很成熟，并且是光通信中最常見的波長。2、分光過程在使用光功率分配器時，第一步從線缺陷波導(dǎo)1下端，輸入入射光 5，由于光子晶體的相鄰缺陷模之間存在的模耦合效應(yīng)，當(dāng)光傳輸?shù)近c(diǎn)缺陷附近時，有一部分光會耦合到線缺陷波導(dǎo)2中，第二步改變整個光子晶體的溫度，耦合效應(yīng)也會不同，則最后波導(dǎo)1、2的輸出端的輸出光能量分布也會產(chǎn)生變化。第三步輸入光由兩線波導(dǎo)傳輸?shù)桨雽?dǎo)體光功率探頭3、4測定出輸出功率，通過計算這兩個功率的比值，從而可以得到這個光功率分配器的分光比，知道這個器件的性能。3、公式計算當(dāng)光子晶體整體溫度發(fā)生變化時，此光功率分配器兩輸出端的分光比將會發(fā)生大范圍的變化。根據(jù)測光功率探頭得到的光功率數(shù)據(jù)顯示 隨著溫度的不斷增大，兩線缺陷波導(dǎo)輸出功率比會單調(diào)變化。兩通道的分光比為y = 0.003x2 - Ο.ΟΙβχ 1.277, y為兩通道光功率的比值，χ為整個光子晶體的溫度，當(dāng)知道光子晶體的溫度時，就能夠得出兩通道的光功率比值，從而得出兩通道具體的光功率大小。
權(quán)利要求
1.一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器，其特征在于，所述光功率分配器包括二維光子晶體、點(diǎn)缺陷、線缺陷波導(dǎo)和光功率探測器，所述線缺陷波導(dǎo)是在完整的矩形晶格光子晶體中去除一排硅柱形成的，所述點(diǎn)缺陷為改變光子晶體中的一個硅柱半徑r 的點(diǎn)，入射光從第一線缺陷波導(dǎo)入射后，部分入射光通過點(diǎn)缺陷耦合到第二線缺陷波導(dǎo)中， 所述光功率探測器作為光接收單元位于兩線缺陷波導(dǎo)通道的端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器，其特征在于， 所述的二維光子晶體為圓形硅介質(zhì)柱按照矩形晶格排列結(jié)構(gòu)。
3.一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器工作方法，包括基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器，其特征在于，具體工作方法步驟如下1)、輸入光選定的探測波長為1.55 μ m ；2)、分光過程第一步輸入光從第一線缺陷波導(dǎo)入射后，當(dāng)光傳輸?shù)近c(diǎn)缺陷附近時， 有一部分光耦合到第二線缺陷波導(dǎo)中，光功率探測器接收兩線缺陷波導(dǎo)光能量，第二步改變整個光子晶體的溫度，重復(fù)步驟二 ；第三步光功率探測器測定出輸出光功率；3 )、 公式計算分光比兩通道的分光比為 y = 0,_3x2 -0.W6X + 1,277,y為兩通道光功率的比值，χ為整個光子晶體的溫度，光子晶體的溫度已知，得出兩通道的光功率比值，從而得出兩通道具體的光功率大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于二維光子晶體點(diǎn)缺陷可調(diào)諧光功率分配器及工作方法，線缺陷波導(dǎo)是在完整的矩形晶格光子晶體中去除一排硅柱形成的，點(diǎn)缺陷為改變光子晶體中的一個硅柱半徑r的點(diǎn)，入射光從第一線缺陷波導(dǎo)入射后，部分入射光會通過點(diǎn)缺陷耦合到第二線缺陷波導(dǎo)中，所述光功率探測器作為光接收單元位于兩線缺陷波導(dǎo)通道的端口。整個光功率分配器結(jié)構(gòu)非常簡單，體積小巧，性能穩(wěn)定可靠，只需要通過改變整個光子晶體的溫度就可以調(diào)節(jié)兩個輸出端的光功率比值，從而實現(xiàn)光功率的可調(diào)諧功能。
文檔編號G02B6/122GK102298172SQ20111028706
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者張禮朝, 梁斌明, 王榮 申請人:上海理工大學(xué)