基于表面等離子激元的新型可調諧微共振環(huán)濾波器分
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3模擬仿真分析
仿真分析時，光源可采用平面波TM模，邊界條件選取APML。圖2所示是對該模型進行的仿真圖。由圖2可見，光在通過長直波導時，一部分光耦合進了環(huán)狀波導。
圖3所示是R=1μm時，端口2(藍色)和端口1(紅色)出射歸一化強度曲線，從圖3可以看出，透射強確實隨波長有周期性變化，在所示波長范圍內出現(xiàn)了兩個吸收峰(absorption peak)，從透射公式(2)中可以得出，環(huán)的半徑是影響透射結果的重要因素，為利于對比，接下來將半徑改為1.1μm，并進行仿真，從而得到了圖4所示的出射歸一化強度曲線。
對比圖3和圖4可以看出，當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個吸收峰，R=1.1μm消光比(extinction ratio)要比R=1 μm時更大，吸收峰同樣尖銳。圖3中較好的1.8μm到1.9μm處的兩個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。另一個重要的衡量濾波器的系數(shù)是FSR(passband bandwidth and extinction ratio)，在本文中，可以簡單地理解為相鄰吸收峰的距離，R=1μm時是90 nm，同樣波長范圍內，R=1.1時則出現(xiàn)了3個吸收峰，說明當R變大時，F(xiàn)SR反而變小，經(jīng)測量大約是86 nm。可以推斷，當環(huán)繼續(xù)增大，吸收峰間距也許能滿足DWDM的需要，從而為DWDM大型集成化提供可能。
4 結束語
本文分析了基于表面等離子激元的可調諧共振環(huán)濾波器結構原理，并分別對環(huán)半徑R為1.0μm和1.1 μm時進行了仿真。結果發(fā)現(xiàn)，波導環(huán)半徑的變化會周期性地在特定波長上產(chǎn)生強烈的吸收效果，其中-3 db帶寬只有8 nm，好于現(xiàn)有水準，且隨著環(huán)半徑R的增大，吸收峰會向右移動，而且可以通過改變金屬溫度的方法對濾波器進行調諧。通過計算在所示波長范圍內，所有峰的數(shù)量可知，隨著環(huán)狀波導半徑R的增大，吸收峰會更密集(FSR減小)，而當環(huán)的半徑繼續(xù)增大，吸收峰間距越來越小，但峰依然尖銳，可以符合密集波分復用(DWDM)的需求，應用前景光明。另外，本研究模型結構簡單，整個模型大小不超過10μm2，而且比現(xiàn)有的光子晶體器件小，很易于集成。
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