專利名稱：基于一維光子晶體的可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光子晶體濾波器，特別是涉及一種可調(diào)諧的光子晶體濾波器。
背景技術(shù)：
隨著光通信技術(shù)的不斷發(fā)展，需要傳輸信息量的不斷增加，人們對通信網(wǎng)的要求不斷提高。未來的光通信網(wǎng)絡(luò)將朝著智能、靈活和可配置方面發(fā)展，而具備大調(diào)諧范圍、超窄帶、覆蓋全可見光范圍、可調(diào)諧的濾波器是實現(xiàn)這一趨勢的重要器件?，F(xiàn)在已得到應(yīng)用的可調(diào)諧濾波器主要包括法布里-珀羅可調(diào)諧濾波器、光纖布喇格光柵可調(diào)諧濾波器和陣列波導(dǎo)式可調(diào)諧濾波器等，但這些可調(diào)濾波器的協(xié)調(diào)范圍較窄且?guī)捿^寬，能耗較大。光子晶體是由介電常數(shù)不同的介質(zhì)按照周期性排列形成的人工晶體。光子晶體主 要分為一維光子晶體、二維光子晶體和三維光子晶體，相對于二維和三維光子晶體而言，一維光子晶體具有結(jié)構(gòu)簡單，工藝制備上更容易實現(xiàn)等優(yōu)點。光子晶體理論的提出，為設(shè)計光學(xué)元器件提供了一種全新的方法?，F(xiàn)在光子晶體可調(diào)諧濾波器主要利用熱光效應(yīng)、光致折射率變化和光電效應(yīng)使材料的光學(xué)參量發(fā)生改變，實現(xiàn)可調(diào)諧濾波。利用熱光效應(yīng)和光致折射率變化的光子晶體濾波器調(diào)諧范圍通常較??；使用光電效應(yīng)的濾波器可得到相對較大的調(diào)諧量，但仍不到IOOnm,且驅(qū)動時間較長。茅惠兵等(光子晶體可調(diào)諧濾波特性的理論研究，物理學(xué)報，2004年第53卷)提出(H1L1)15LcH2(L2H2)n的結(jié)構(gòu)模型，耦合層Lc為空氣層，通過表面微機(jī)械技術(shù)調(diào)節(jié)耦合層的厚度實現(xiàn)調(diào)諧的目的。該光子晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，禁帶不在可見光范圍，導(dǎo)帶的寬度達(dá)到十幾個納米，不能實現(xiàn)超窄帶濾波。Y. Bouazzi 等(Optical Fabry - Perot filter based on photonic band gapquasi-periodic one-dimensional multilayer according to the definite Rudin -Shapiro distribution, Optics Communications. 2012，Vol: 285, 2774-2779)研究了將魯丁 .夏皮羅序列的準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)與H(LHP周期性結(jié)構(gòu)并置時的禁帶特性，發(fā)現(xiàn)在400nm到700nm的禁帶范圍出現(xiàn)多條導(dǎo)帶。該結(jié)構(gòu)模型雖然可實現(xiàn)在可見光范圍內(nèi)的多色濾波器構(gòu)想，但未能完全覆蓋可見光范圍，且不能實現(xiàn)調(diào)諧的功能。韓培德等(Optimizationof dichromatic filters based on photonicheterostructures of Si/MgF2, Optics Communications. 2012, Vol:285，2656-2659)提出了采用Si和MgF2兩種介電材料按照結(jié)構(gòu)[(AB)m(CD) Jq(AB)m(其中A、C代表Si，B、D代表MgF2)排列形成一維光子晶體,通過改變m、S、q的值來實現(xiàn)可見光范圍內(nèi)的反射器和濾波器，但該理論模型有禁帶未能覆蓋全可見光范圍且導(dǎo)帶不能調(diào)諧的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單可行的基于一維光子晶體的可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器。本發(fā)明的基于一維光子晶體的可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器是由平行設(shè)置的兩個結(jié)構(gòu)組成為[A/B]3的相同一維光子晶體Dp D2,以及位于所述兩個一維光子晶體之間的厚度可以調(diào)節(jié)的空氣缺陷層C構(gòu)成的，其中至少一個一維光子晶體可以移動，以調(diào)節(jié)空氣缺陷層C的厚度 /3。本發(fā)明可調(diào)諧濾波器的整體結(jié)構(gòu)為[A/B]3C[A/B]3。本發(fā)明基于的原理是在光子晶體中，如果對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以發(fā)現(xiàn)在某些頻率范圍內(nèi)會出現(xiàn)較大的完全光子禁帶，而當(dāng)在光子晶體中引入特定的缺陷層時，完全光子禁帶中就會出現(xiàn)較高品質(zhì)因子的缺陷態(tài)而形成缺陷模，光子晶體的完全光子禁帶和完全禁帶中的缺陷模能實現(xiàn)禁止和允許一定頻率的光子通過的效果。通過改變?nèi)毕輰拥母黜梾?shù)，可以控制導(dǎo)帶的位置，從而實現(xiàn)可調(diào)諧濾波的目的。本發(fā)明是以超聲波馬達(dá)驅(qū)動一維光子晶體D1或D2移動，來調(diào)節(jié)空氣缺陷層C的厚度4的。一種典型的結(jié)構(gòu)為將光子晶體D1固定在一個固定裝置上，D2固定在一個與超聲波馬達(dá)相連的可移動裝置上，通過超聲波馬達(dá)驅(qū)動D2沿軌道移動，以調(diào)節(jié)空氣缺陷層C的厚度4，則濾波器的濾波通道位置會隨之發(fā)生改變，形成可調(diào)諧濾波器。其中，所述空氣缺陷層C的厚度4在O. 3a I. 5a之間變化，其中a為一維光子 晶體D1或D2的晶格常數(shù)。所述構(gòu)成本發(fā)明可調(diào)諧濾波器的光子晶體[A/B]3由高、低介電常數(shù)的兩種介電材料組成，A為低介電常數(shù)材料如氟化鋰或氟化鎂，厚度為Cll ；B為高介電常數(shù)材料如銻化鎵或鍺，厚度為式。對晶格常數(shù)<3=4+4=126. Onm的一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器進(jìn)行數(shù)值模擬計算，結(jié)果表明隨著兩個一維光子晶體之間的距離即空氣缺陷層的厚度4在
O.3a I. 5a之間變化時，光子禁帶的寬度并未發(fā)生明顯變化，始終能覆蓋全可見光范圍；且在光子禁帶范圍內(nèi)始終出現(xiàn)一條超窄濾波通道，該通道波長隨著缺陷層厚度的增加，在可見光波段連續(xù)移動，寬度在I. 2nm 3. 4nm之間變化，透射率最高可達(dá)到99. 9%，濾波效果優(yōu)良。本發(fā)明中的一維光子晶體[A/B]3是采用磁控濺射或低壓氣相化學(xué)淀積方式加工得到的。進(jìn)而，本發(fā)明一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的具體制備方法是首先采用磁控濺射、低壓氣相化學(xué)沉積等方法，在光學(xué)基片上依次生長設(shè)計厚度的介電材料B和A，按照同樣的方法共生長3個周期，得到光子晶體D1 ;重復(fù)上述操作制備出相同的光子晶體D2。將光子晶體D1固定在固定裝置F上，D2固定在與超聲波馬達(dá)(USM)相連的可移動裝置M上。當(dāng)通過USM驅(qū)動M沿軌道移動，以調(diào)節(jié)空氣缺陷層C的厚度J3時，濾波器的濾波通道位置會隨之發(fā)生改變，形成可調(diào)諧濾波器。本發(fā)明一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢在于
1、結(jié)構(gòu)簡單，該可調(diào)諧濾波器實質(zhì)上僅是由兩個完全相同的只有三個周期的一維光子晶體構(gòu)成，工藝制備上成本低、更容易實現(xiàn)；
2、容易獲得，可以將多種介電材料按照不同的厚度比組合后應(yīng)用于本發(fā)明，靈活易行，且大大降低了實驗難度；
3、可以調(diào)諧，通過超聲波馬達(dá)調(diào)節(jié)兩個一維光子晶體之間的距離，就可以得到所需波長的通道；
4、濾波性能良好，調(diào)諧過程中禁帶一直能夠覆蓋全可見光范圍，在其禁帶范圍內(nèi)始終只有一條極窄的、波長連續(xù)變化的濾波通道，這使得本發(fā)明的可調(diào)諧濾波器在光通訊領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。


圖I是構(gòu)成本發(fā)明一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的光子晶體DpD2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中A、B為兩種不同的介電材料，[A/B]3表示A、B兩種不同的介電材料依次排列3個周期，其中Cll為介電材料A的厚度，d2為介電材料B的厚度，α= ,+ 2為光子晶體的晶格常數(shù)，ζ方向為光子晶體的周期排列方向。圖2是構(gòu)成本發(fā)明一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中A為低介電常數(shù)材料，B為高介電常數(shù)材料，C為空氣缺陷層，Cll為介電材料 A的厚度，J2為介電材料B的厚度，為光子晶體的晶格常數(shù)，4為空氣缺陷層C的厚度，在O. 3a I. 5a之間變化方向為光子晶體的周期排列方向。圖3是本發(fā)明一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中Dp D2為構(gòu)成本發(fā)明一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的兩個完全相同的一維光子晶體；F為固定裝置，D1固定在F上；M為與超聲波馬達(dá)相連的可移動裝置，D2固定在M上；USM為超聲波馬達(dá)，USM驅(qū)動M沿軌道移動。圖4為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/GaSb] 3 [空氣][LiF/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0· 3α?xí)r的透射率特性圖。圖中縱坐標(biāo)為透射率，橫坐標(biāo)為波長，單位nm。禁帶波長范圍379. Inm 833. 3nm,導(dǎo)帶波長范圍417. 2nm 419. 4nm,寬度2. 2nm,在418. 3nm位置透射率98. 8%。圖5為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/GaSb] 3[空氣][LiF/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0· 5σ時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍376. 3nm 846. 8m，導(dǎo)帶波長范圍448. 7nm 450. Onm,寬度
I.3nm,在 449. 4nm 位置透射率 72. 3%。圖6為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/GaSb] 3[空氣][LiF/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0· α?xí)r的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍376.3nm 856.011111，導(dǎo)帶波長范圍480.211111 481.711111，寬度
I.5nm,在 480. 9nm 位置透射率 74. 4%。圖7為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/GaSb] 3[空氣][LiF/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0· 9ο時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍377. 2 nm 865. 4nm，導(dǎo)帶波長范圍512. 2nm 510. 5nm，寬度I. 7nm，在511. 4nm位置透射率97. 5%。圖8為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/GaSb] 3[空氣][LiF/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在i/3=l. k 時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍387.6nm 870.2nm，導(dǎo)帶波長范圍540.3nm 542.2nm，寬度
I.9nm,在 541. 2nm 位置透射率 68. 6%。圖9為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/GaSb] 3[空氣][LiF/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=1· 3σ時的透射率特性圖。
圖中禁帶波長范圍382.7nm 875.011111，導(dǎo)帶波長范圍570.711111 572.711111，寬度2. Onm,在 571. 7nm 位置透射率 23. 3%。圖10為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/GaSb]3[空氣][LiF/GaSb]3的可調(diào)諧濾波器在 /3=1· 5α?xí)r的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍389. 9nm 877. 4nm，導(dǎo)帶波長范圍600. Onm 602. 3nm，寬度
2.3nm,在 601. Inm 位置透射率 98. 9%。圖11為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/Ge]3[空氣][LiF/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0. 3σ時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍391.3nm 787.5nm，導(dǎo)帶波長范圍418.3nm 420.6nm，寬度
2.3nm,在 419. 4nm 位置透射率 99. 4%。圖12為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/Ge] 3 [空氣][LiF/Ge] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0. 5ο時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍385. 6nm 803. 6nm，導(dǎo)帶波長范圍446. 8nm 448. lnm，寬度I. 3nm,在 447. 4nm 位置透射率 91. 5%。圖13為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/Ge] 3 [空氣][LiF/Ge] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0. α?xí)r的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍385. Inm 813. 9nm，導(dǎo)帶波長范圍475. Inm 476. 6nm，寬度I. 5nm,在 475. 8nm 位置透射率 73. 7%。圖14為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/Ge] 3 [空氣][LiF/Ge] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0. 9ο時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍386. Onm 822. 5nm，導(dǎo)帶波長范圍504. Onm 505. 6nm，寬度I. 6nm,在 504. 8nm 位置透射率 63. 3%。圖15為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/Ge] 3 [空氣][LiF/Ge] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=1· Ia時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍385. 6nm 822. 5nm，導(dǎo)帶波長范圍532. Inm 533. 9nm，寬度
1.8nm,在 533. Onm 位置透射率 93. 4%。圖16為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/Ge] 3 [空氣][LiF/Ge] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=1. 3σ時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍389. 9nm 828. 9nm，導(dǎo)帶波長范圍560. 5nm 562. 5nm，寬度
2.Onm,在 561. 5nm 位置透射率 94. 3%。圖17為結(jié)構(gòu)組成為[LiF/Ge] 3 [空氣][LiF/Ge] 3的可調(diào)諧濾波器在 /3=1. 5ο時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍398. 2nm 833. 3nm，導(dǎo)帶波長范圍588. 8nm 591. Onm，寬度
2.2nm,在 589. 9nm 位置透射率 82. 0%。圖18為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/Ge]3[空氣][MgF2/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0· 3ο時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍373. 2nm 764. 6nm，導(dǎo)帶波長范圍407. Onm 409. lnm，寬度
2.Inm,在 408. Onm 位置透射率 99. 9%。圖19為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/Ge]3[空氣][MgF2/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在 /3=0· 5ο時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍368.9nm 777.8nm，導(dǎo)帶波長范圍436.9nm 438. lnm，寬度I. 2nm,在 437. 5nm 位置透射率 79. 8%。圖20為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/Ge]3[空氣][MgF2/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在J3=O. Ia時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍368. 9nm 787. 5nm，導(dǎo)帶波長范圍446. 7nm 468. lnm，寬度I. 4nm,在 467. 4nm 位置透射率 57. 3%。
圖21為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/Ge]3[空氣][MgF2/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在J3=O. 9a時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍370. 2nm 795. 5nm，導(dǎo)帶波長范圍496. Inm 497. 6nm，寬度I. 5nm,在 496. 9nm 位置透射率 71. 1%。圖22為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/Ge]3[空氣][MgF2/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在c/3=l. Ia時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍371. 5nm 797. 5nm，導(dǎo)帶波長范圍525. Onm 526. 8nm，寬度
1.8nm,在 525. 9nm 位置透射率 89. Tl。圖23為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/Ge]3[空氣][MgF2/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在c/3=l. 3a時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍376. 3nm 803. 6nm，導(dǎo)帶波長范圍553. 6nm 555. 6nm，寬度
2.Onm,在 554. 6nm 位置透射率 81. 6%。圖24為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/Ge]3[空氣][MgF2/Ge]3的可調(diào)諧濾波器在c/3=l. ha時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍384. Inm 803. 6nm，導(dǎo)帶波長范圍582. 3nm 584. 4nm，寬度
2.Inm,在 583. 3nm 位置透射率 97. 2%。圖25為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/GaSb] 3 [空氣][MgF2/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在t/3=0. 3a時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍362. 5nm 803. 6nm，導(dǎo)帶波長范圍407. 5nm 409. lnm，寬度I. 6nm,在 408. 6nm 位置透射率 67. 6%。圖26為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/GaSb] 3 [空氣][MgF2/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在t/3=0. 5a時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍360. 8nm 816. lnm，導(dǎo)帶波長范圍440. 6m 441. 8nm，寬度
I.2nm,在 441. 2nm 位置透射率 95. 9%。圖27為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/GaSb] 3 [空氣][MgF2/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在t/3=0. Ia時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍361.2nm 826.8nm，導(dǎo)帶波長范圍472.3nm 473.7nm，寬度
I.4nm,在 473. Onm 位置透射率 29. 6%。圖28為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/GaSb] 3 [空氣][MgF2/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在4=0. 9o時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍362. 5nm 833. 3nm，導(dǎo)帶波長范圍503. 2nm 504. 8nm，寬度
I.6nm,在 504. Onm 位置透射率 45. 4%。
圖29為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/GaSb] 3 [空氣][MgF2/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在J3=I. Ia時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍364. 2nm 837. 8nm，導(dǎo)帶波長范圍533. Onm 535. 7nm，寬度
2.7nm,在 534. 8nm 位置透射率 16. 9%。圖30為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/GaSb] 3 [空氣][MgF2/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在t/3=l. 3a時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍368. 9nm 842. 2nm，導(dǎo)帶波長范圍563. 5nm 565. 5nm，寬度
2.Onm,在 564. 5nm 位置透射率 33. 9%。 圖31為結(jié)構(gòu)組成為[MgF2/GaSb] 3 [空氣][MgF2/GaSb] 3的可調(diào)諧濾波器在t/3=l. 5a時的透射率特性圖。圖中禁帶波長范圍377. 7nm 846. 8nm，導(dǎo)帶波長范圍592. Inm 595. 5nm，寬度
3.4nm,在 594. 3nm 位置透射率 25. 9%。
具體實施例方式實施例I
本實施例選用的兩種介電材料分別為氟化鋰(介電常數(shù)1.96)和銻化鎵(介電常數(shù)20. 25)，按照[LiF/GaSb]3的結(jié)構(gòu)排列形成一維光子晶體。其中氟化鋰厚度Cll=Q. 78a=98. 3nm，銻化鎵厚度 t/2=0. 22a=27. 7nm,晶格常數(shù) ￠7=126. Onm。采用型號為MSP-3200C的全自動磁控濺射鍍膜機(jī)在光學(xué)基片上用鍍膜方法交替生長氟化鋰、銻化鎵，共6層。首先在光學(xué)基片上鍍膜生長第6層銻化鎵，其厚度為27. 7nm,然后在第6層銻化鎵上鍍膜生長厚度為98. 3nm的第5層氟化鋰，得到光子晶體的一個周期，然后采用同樣的方法再生長2個周期后，獲得三個周期的[LiF/Ge]3層，即構(gòu)成可調(diào)諧濾波器的一維光子晶體Dp繼續(xù)采用相同的制備方法制備出完全相同的光子晶體D2。將光子晶體D1固定在固定裝置F上，D2固定在與超聲波馬達(dá)(USM)相連的可移動裝置M上，通過USM驅(qū)動M沿軌道移動，從而調(diào)節(jié)兩個光子晶體之間的距離，便制備出圖2所示的一種基于一維光子晶體的可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器。當(dāng)空氣層C的厚度4=0. 3^7時，如圖4，禁帶波長范圍379. Inm 833. 3nm,導(dǎo)帶波長范圍417. 2nm 419. 4nm,寬度2. 2nm,在418. 3nm位置透射率98. 8% ;t/3=0. 5a時，如圖5，禁帶波長范圍376. 3nm 846. 8m，導(dǎo)帶波長范圍448. 7nm 450. Onm，寬度1.3nm，在449. 4nm位置透射率72. 3% ；d3=0. 時，如圖6，禁帶波長范圍376. 3nm 856. Onm,導(dǎo)帶波長范圍480. 2nm 481. 7nm,寬度I. 5nm，在480. 9nm位置透射率74. 4% ；d,=0. 9a時，如圖7，禁帶波長范圍377. 2 nm 865. 4nm,導(dǎo)帶波長范圍512. 2nm 510. 5nm,寬度I. 7nm,在511. 4nm位置透射率97. 5% ；d3=l. Ia時，如圖8，禁帶波長范圍387. 6nm 870. 2nm,導(dǎo)帶波長范圍540. 3nm 542. 2nm，寬度I. 9nm，在541. 2nm位置透射率68. 6% ；d,=l. 3a時，如圖9，禁帶波長范圍382. 7 nm 875. Onm,導(dǎo)帶波長范圍570. 7nm 572. 7nm,寬度2. Onm,在571. 7位置透射率23. 3% ；d3=l. 5^7時，如圖10，禁帶波長范圍389. 9nm 877. 4nm,導(dǎo)帶波長范圍 600. Onm 602. 3nm,寬度 2. 3nm,在 601. Inm 位置透射率 98. 9%。從上述數(shù)據(jù)可以看出隨著4的增加，禁帶寬度變大，始終能覆蓋全可見光范圍，通道的位置在417. 2nm 602. 3nm間連續(xù)移動，寬度在I. 3nm 2. 3nm之間變化。
實施例2
本實施例選用的兩種介電材料分別為氟化鋰(介電常數(shù)I. 96)和鍺(介電常數(shù)16. 00)，按照[LiF/Ge] 3的結(jié)構(gòu)排列形成一維光子晶體。其中氟化鋰厚度Or1=O. 74(7=93. 2nm,鍺厚度Cl2=Q. 26o=32. 8m,晶格常數(shù) ￠7=126. Onm。一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的制備方法同實施例I。當(dāng)空氣層C的厚度4在0. 3a I. 5a范圍內(nèi)變化時，可調(diào)諧濾波器的透射率特性圖如圖11 圖17所示，禁帶寬度會隨著4的增加而變寬，始終覆蓋全可見光范圍，通道的位置在418. 3nm 591. Onm間連續(xù)移動，寬度在I. 3nm 2. 2nm之間變化。實施例3
本實施例選用的兩種介電材料分別為氟化鎂(介電常數(shù)I. 38)和鍺(介電常數(shù)16. 00)，按照[MgF2/Ge]3的結(jié)構(gòu)排列形成一維光子晶體。其中氟化鋰厚度Or1=O. 76(7=95. 8nm,鍺厚度Or2=O. 24(7=30. 2nm,晶格常數(shù) ￠7=126. Onm。一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的制備方法同實施例I。當(dāng)空氣層C的厚度4在0. 3a I. 5a范圍內(nèi)變化時，可調(diào)諧濾波器的透射率特性圖如圖18 圖24所示，禁帶寬度會隨著4的增大而變寬，始終覆蓋全可見光范圍，通道的位置在407. Onm 584. 4nm間連續(xù)移動，寬度在I. 2nm 2. Inm之間變化。實施例4
本實施例選用的兩種介電材料分別為氟化鎂(介電常數(shù)1.38)和銻化鎵(介電常數(shù)20. 25)，按照[MgF2/GaSb] 3的結(jié)構(gòu)排列形成一維光子晶體。其中氟化鋰厚度Cf1=O. 80o=100. 8nm，銻化鎵厚度 t/2=0. 20o=25. 2nm,晶格常數(shù) ￠7=126. Onm。一維光子晶體可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器的制備方法同實施例I。當(dāng)空氣層C的厚度4在0. 3a I. 5a范圍內(nèi)變化時，可調(diào)諧濾波器的透射率特性圖如圖25 圖31所示，禁帶寬度會隨著4的增大而變寬，始終覆蓋全可見光范圍，通道的位置在407. 5nm 595. 5nm間連續(xù)移動，寬度在I. 2nm 3. 4nm之間變化。
權(quán)利要求
1.一種基于一維光子晶體的可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器，其特征是由平行設(shè)置的兩個結(jié)構(gòu)組成為[A/B]3的相同一維光子晶體Dp D2,以及位于所述兩個一維光子晶體之間的厚度可調(diào)節(jié)的空氣缺陷層C構(gòu)成，其中至少一個一維光子晶體可以移動，以調(diào)節(jié)空氣缺陷層C的厚度4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單通道可調(diào)諧濾波器，其特征是以超聲波馬達(dá)驅(qū)動一維光子晶體D1或D2移動，調(diào)節(jié)空氣缺陷層C的厚度
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單通道可調(diào)諧濾波器，其特征是所述空氣缺陷層C的厚度4在0. 3a I. 5a之間變化，其中a為一維光子晶體D1或D2的晶格常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單通道可調(diào)諧濾波器，其特征是所述的一維光子晶體[A/B]3中，A為低介電常數(shù)材料氟化鋰或氟化鎂，B為高介電常數(shù)材料銻化鎵或鍺。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單通道可調(diào)諧濾波器，其特征是所述的一維光子晶體[A/B]3 采用磁控濺射或低壓氣相化學(xué)淀積方式加工得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于一維光子晶體的可見光波段單通道可調(diào)諧濾波器，由平行設(shè)置的兩個結(jié)構(gòu)組成為[A/B]3的相同一維光子晶體D1、D2，以及位于所述兩個一維光子晶體之間的厚度可以調(diào)節(jié)的空氣缺陷層C構(gòu)成的，其中至少一個一維光子晶體可以移動，以調(diào)節(jié)空氣缺陷層C的厚度d3，則濾波器的濾波通道位置會隨之發(fā)生改變，形成可調(diào)諧濾波器。本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)簡單，可以將多種介電材料按照不同的厚度比組合后應(yīng)用于本發(fā)明，靈活易行，并具有優(yōu)良的濾波特性，在光通訊領(lǐng)域?qū)⒂泻芎玫膽?yīng)用前景。
文檔編號G02B6/122GK102778725SQ20121028379
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者李祥霞, 李秀杰, 李維強, 楊毅彪, 田東康, 韓昌盛 申請人:太原理工大學(xué)