專利名稱：基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器及工作方法
技術領域：
本發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缺陷可調諧光功率分配器。
背景技術：
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構材料，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的光不能在光子晶體中傳播。當在光子晶體中引入缺陷時，光子禁帶中會出現一個缺陷模，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。利用光子晶體的這種禁帶特性可以設計制作各種光學集成器件，如新型波導、新型波長選擇濾波器和光子晶體耦合器，光開關，光分功率器
光功率分配器在通信領域有很廣泛的應用與研究。光纖城域網、光纖到戶(FTTH)及光纖CATV的逐步普及應用，使得光功率分配器的市場需求越來越大。市場上已經存在多種光功率分配器，這些產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，現在都只能提供固定的分光比。隨著電信業務的發展，需要采用分光比可調的光功率分配器的場合越來越多，對可調范圍也要求越來越大，可調光功率器再FTTH中具有獨特的優勢，可調光功率分配器對多變的FTTH市場，具有很強的針對性。它可以通過改變自身的功率分配因素，動態地為各用戶端設備分配光功率。這樣可以更好地提高網絡配置的靈活性，充分利用光功率資源，提高網絡的可靠性， 降低投資風險。
發明內容
本發明是針對現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缺陷可調諧光功率分配器及工作方法，具有可調諧功能，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。當光子晶體溫度發生變化時，硅的熱光系數為1.86X10_4/°C，光子晶體硅柱的折射率也會發生相應的改變，點缺陷的耦合效果會發生很大的變化，兩輸出端的光功率也會發生很大的變化，從而實現了通過溫度來控制光功率分配的目的。本發明的技術方案為一種基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器，所述光功率分配器包括二維光子晶體、點缺陷、線缺陷波導和光功率探測器，所述線缺陷波導是在完整的矩形晶格光子晶體中去除一排硅柱形成的，所述點缺陷為改變光子晶體中的一個硅柱半徑r的點，入射光從第一線缺陷波導入射后，部分入射光會通過點缺陷耦合到第二線缺陷波導中，所述光功率探測器作為光接收單元位于兩線缺陷波導通道的端口。所述的二維光子晶體為圓形硅介質柱按照矩形晶格排列結構。一種基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器工作方法，包括基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器，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入射后，當光傳輸到點缺陷附近時， 有一部分光耦合到第二線缺陷波導中，光功率探測器接收兩線缺陷波導光能量，第二步改變整個光子晶體的溫度，重復步驟二 ；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。本發明的有益效果在于本發明基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器及工作方法，整個光功率分配器結構非常簡單，體積小巧，性能穩定可靠，只需要通過整個光子晶體的溫度就可以調節兩個輸出端的光功率比值，從而實現光功率的可調諧功能。
圖1為本發明基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器結構示意圖。
具體實施例方式一種基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器，主要包括光傳輸單元和光接收單元兩個部分。其構成為傳輸單元為光子晶體中線缺陷波導。光子晶體為圓形硅介質柱按照矩形晶格排列結構，改變光子晶體中的一個硅柱半徑大小，從而引入點缺陷，并且移除光子晶體中兩條硅柱來實現兩條線缺陷波導；接收單元為設置在光子晶體線缺陷波導同一端的一對相同的半導體光功率探頭，整個結構參數選取如下光子晶體晶格常數 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所示結構示意圖，子晶體中線缺陷波導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2是除去點缺陷8右端部分硅柱得到的，輸入光波導從線缺陷波導1中輸入，遇到點缺陷后會發生耦合，一部分光會耦合到線缺陷波導2中，功率探頭 3和功率探頭4為相同的半導體光功率探頭，用于測定線缺陷波導的輸出光功率。5為輸入光，6、7為經過波導耦合后分別從波導1、2中輸出的光。基于二維光子晶體點缺陷可調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備已經發展的很成熟，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，當光傳輸到點缺陷附近時，有一部分光會耦合到線缺陷波導2中，第二步改變整個光子晶體的溫度，耦合效應也會不同，則最后波導1、2的輸出端的輸出光能量分布也會產生變化。第三步輸入光由兩線波導傳輸到半導體光功率探頭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、公式計算當光子晶體整體溫度發生變化時，此光功率分配器兩輸出端的分光比將會發生大范圍的變化。根據測光功率探頭得到的光功率數據顯示 隨著溫度的不斷增大，兩線缺陷波導輸出功率比會單調變化。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。
權利要求
1.一種基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器，其特征在于，所述光功率分配器包括二維光子晶體、點缺陷、線缺陷波導和光功率探測器，所述線缺陷波導是在完整的矩形晶格光子晶體中去除一排硅柱形成的，所述點缺陷為改變光子晶體中的一個硅柱半徑r 的點，入射光從第一線缺陷波導入射后，部分入射光通過點缺陷耦合到第二線缺陷波導中， 所述光功率探測器作為光接收單元位于兩線缺陷波導通道的端口。
2.根據權利要求1所述基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器，其特征在于， 所述的二維光子晶體為圓形硅介質柱按照矩形晶格排列結構。
3.一種基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器工作方法，包括基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器，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入射后，當光傳輸到點缺陷附近時， 有一部分光耦合到第二線缺陷波導中，光功率探測器接收兩線缺陷波導光能量，第二步改變整個光子晶體的溫度，重復步驟二 ；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
本發明涉及一種基于二維光子晶體點缺陷可調諧光功率分配器及工作方法，線缺陷波導是在完整的矩形晶格光子晶體中去除一排硅柱形成的，點缺陷為改變光子晶體中的一個硅柱半徑r的點，入射光從第一線缺陷波導入射后，部分入射光會通過點缺陷耦合到第二線缺陷波導中，所述光功率探測器作為光接收單元位于兩線缺陷波導通道的端口。整個光功率分配器結構非常簡單，體積小巧，性能穩定可靠，只需要通過改變整個光子晶體的溫度就可以調節兩個輸出端的光功率比值，從而實現光功率的可調諧功能。
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 優先權日2011年9月26日
發明者張禮朝, 梁斌明, 王榮 申請人:上海理工大學