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基于亚波长超窄带滤波器设计

杨双月 谷一英 胡晶晶 李晓洲 赵明山 韩秀友 武震林

杨双月, 谷一英, 胡晶晶, 李晓洲, 赵明山, 韩秀友, 武震林. 基于亚波长超窄带滤波器设计[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200134. doi: 10.3788/IRLA20200134
引用本文: 杨双月, 谷一英, 胡晶晶, 李晓洲, 赵明山, 韩秀友, 武震林. 基于亚波长超窄带滤波器设计[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200134. doi: 10.3788/IRLA20200134
Yang Shuangyue, Gu Yiying, Hu Jingjing, Li Xiaozhou, Zhao Mingshan, Han Xiuyou, Wu Zhenlin. Design of sub-wavelength ultra-narrow band filter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(S1): 20200134. doi: 10.3788/IRLA20200134
Citation: Yang Shuangyue, Gu Yiying, Hu Jingjing, Li Xiaozhou, Zhao Mingshan, Han Xiuyou, Wu Zhenlin. Design of sub-wavelength ultra-narrow band filter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(S1): 20200134. doi: 10.3788/IRLA20200134

基于亚波长超窄带滤波器设计

doi: 10.3788/IRLA20200134
基金项目: 

国家重点研发计划项目(2019YFB2203201);国家自然科学基金(61605023,61805032,61520110063,61727816);中央高校基本科研业务费、大连市双创项目(2018J11CY006)

详细信息
    作者简介:

    杨双月(1995-),女,硕士生,主要从事微纳光波导等方面的研究。Email:ysy0202@mail.dlut.edu.cn

  • 中图分类号: TN713

Design of sub-wavelength ultra-narrow band filter

  • 摘要: 根据严格耦合波理论(RCWA),提出了一种基于亚波长的双导模共振(GMR)光栅透射型滤波器的结构设计,其工作原理是利用对称式双GMR光栅将电磁能量全部集中在结构的波导层中,从而产生高效的共振峰。利用两个单GMR光栅串联,光栅间分别为无空气间隙和间隔2.13μm空气层两种结构。仿真结果表明,无空气间隙的双GMR光栅串联结构可实现在波长1 550 nm处的滤波,其峰值透射率约为100%,半峰宽(FWHM)可达0.012 nm;有空气间隙双GMR光栅串联结构将GMR与法布里-珀罗共振(FPR)相结合,在共振波长1 550 nm处的峰值透射率约为100%,FWHM为0.15 nm,并获得了平顶滤波曲线,平坦度约为0.1 dB,上述两种结构滤波器可用于光信息处理与光传感等领域。
  • [1] Wood R W. On a remarkable case of uneven distribution of light in a diffraction grating spectrum[J]. Proceedings of the Physical Society of London, 1902, 18(1):269.
    [2] Wang S S, Magnusson R. Theory and applications of guided-mode resonance filters[J]. Applied Optics, 1993, 32(14):2606-2613.
    [3] Hessel A, Oliner A A. A new theory of Wood's anomalies on optical gratings[J]. Applied Optics, 1965, 4(10):1275-1297.
    [4] Magnusson R, Wang S S. New principle for optical filters[J]. Applied Physics Letters, 1992, 61(9):1022-1024.
    [5] Cho E H, Kim H S, Cheong B H, et al. Two-dimensional photonic crystal color filter development[J]. Optics Express, 2009, 17(10):8621-8629.
    [6] Fan H, Huang Y, Duan X, et al. Ultranarrow band and high transmittivity response filter with subwavelength grating structure[C]//Asia Communications and Photonics Conference, 2013:AF2B. 48.
    [7] Uddin M J, Magnusson R. Guided-mode resonant thermo-optic tunable filters[J]. IEEE Photonics Technology Letters, 2013, 25(15):1412-1415.
    [8] Ko Y H, Magnusson R. Flat-top bandpass filters enabled by cascaded resonant gratings[J]. Optics Letters, 2016, 41(20):4704-4707.
    [9] Mao Qiang, Tang Xionggui, Meng Fang, et al. Design and analysis of a microfluidic tunable narrowband filter based on a subwavelength grating structure[J]. Progress in Laser and Optoelectronics, 2019, 56(4):042301. (in Chinese)毛强, 唐雄贵, 孟方, 等. 基于亚波长光栅结构的微流控可调窄带滤波器设计与分析[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(4):042301.
    [10] Moharam M G, Pommet D A, Grann E B, et al. Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface-relief gratings:enhanced transmittance matrix approach[J]. JOSA A, 1995, 12(5):1077-1086.
    [11] Tang Xionggui, Fu Kexiang, Wang Zhihuan,et al. Analysis of rigorous modal theory for arbitrary dielectric gratings made with anisotropic materials[J]. Acta Optica Sinica, 2002, 22(7):774-779. (in Chinese)唐雄贵, 傅克祥, 王植恒, 等.任意各向异性介质光栅的严格模式理论分析[J]. 光学学报, 2002, 22(7):774-779.
    [12] Jiang Jiacheng. Grating structure parameter measurement method based on strict coupled wave theory[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2017. (in Chinese)蒋家成. 基于严格耦合波理论的光栅结构参数测量方法[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2017.
    [13] Shin D, Tibuleac S, Maldonado T A, et al. Thin-film optical filters with diffractive elements and waveguides[J]. Opt En, 1998, 37:2634-2646.
    [14] Zhao Hao. Analysis of guided mode resonance filter based on gallium nitride[D]. Nanjing:Nanjing University of Posts and Telecommunications, 2015. (in Chinese)赵昊. 基于氮化镓的导模共振滤波器分析研究[D]. 南京:南京邮电大学, 2015.
  • [1] 李文璐, 裴丽, 白冰, 左晓燕, 王建帅, 郑晶晶, 李晶, 宁提纲.  集成光子储备池的可调谐光滤波器 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20220915-1-20220915-11. doi: 10.3788/IRLA20220915
    [2] 廖晶晶, 祝连庆, 宋言明, 辛璟焘, 吕峥.  基于双金属结构的光纤光栅温度不敏感滤波器 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220505-1-20220505-8. doi: 10.3788/IRLA20220505
    [3] 蒋贇, 刘博, 范伟.  体布拉格光栅光谱滤波器特性研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210055-1-20210055-7. doi: 10.3788/IRLA20210055
    [4] 张朝阳, 魏俊俊, 邢忠福, 彭志勇, 刘金龙, 陈良贤, 李成明.  金刚石膜表面微结构红外增透性能研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200199-1-20200199-8. doi: 10.3788/IRLA20200199
    [5] 朱可, 裴丽, 赵琦, 解宇恒, 常彦彪.  采用双Sagnac环滤波器的可切换多波长光纤激光器 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200047-1-20200047-7. doi: 10.3788/IRLA20200047
    [6] 赵洪常, 展翔, 江奇渊, 汪之国, 罗晖.  核磁共振陀螺反馈环路中滤波器的影响研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205008-0205008. doi: 10.3788/IRLA202049.0205008
    [7] 唐钊, 张钧翔, 付士杰, 白晓磊, 盛泉, 史伟, 姚建铨.  基于MMI滤波器的可调谐连续光全光纤OPO . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 520002-0520002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0520002
    [8] 陈娇, 童峥嵘, 张卫华, 薛力芳.  采用复合滤波器的温度可调谐多波长光纤激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 105001-0105001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0105001
    [9] 贺超, 廖同庆, 吴昇, 魏小龙.  可调谐窄带宽的负系数微波光子滤波器 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 920003-0920003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0920003
    [10] 米仁杰, 万助军, 汪涵.  MEMS可调谐平顶窄带光学滤波器 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 720001-0720001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0720001
    [11] 武阿妮, 李晨毓, 周庆莉, 刘建丰, 孙会娟, 杨舟, 张存林.  温度对太赫兹亚波长金属结构共振特性的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1832-1835.
    [12] 李彦, 孙彦凤, 王旭, 姜漫.  采用光纤滤波器的高波长稳定性掺铒光纤光源 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 244-248.
    [13] 何鑫, 龙兴武, 周健, 聂晓明.  空间滤波测速仪中差分滤波器结构的优化 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3769-3774.
    [14] 蒋立辉, 李猛, 熊兴隆, 冯帅.  探测因子优化的多尺度形态滤波器去噪方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 654-658.
    [15] 潘洪刚, 童峥嵘, 张爱玲, 宋殿友, 薛玉明.  基于级联多模布拉格光栅和高精细度滤波器的可调谐双波长窄线宽掺铒光纤激光器 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3912-3917.
    [16] 冷雁冰, 董连和, 孙艳军.  1×11亚波长结构Dammann光栅的研制 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 812-817.
    [17] 曹文勇, 马明, 赵彬, 何幸锴, 侯天晋, 周鼎富, 邓华荣.  滤波器组在相干激光测风雷达信号处理中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1179-1183.
    [18] 王巍, 张爱华, 杨铿, 杨丽君, 冯世娟, 王振.  基于微环谐振器的超紧凑微波光子滤波器的设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2162-2166.
    [19] 任广辉, 王刚毅, 金炎胜.  利用FPGA的高性能向导滤波器设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 537-542.
    [20] 刘群.  偏振无关的电光多波长滤波器设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 723-726.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-10
  • 修回日期:  2020-05-10
  • 刊出日期:  2020-09-22

基于亚波长超窄带滤波器设计

doi: 10.3788/IRLA20200134
    作者简介:

    杨双月(1995-),女,硕士生,主要从事微纳光波导等方面的研究。Email:ysy0202@mail.dlut.edu.cn

基金项目:

国家重点研发计划项目(2019YFB2203201);国家自然科学基金(61605023,61805032,61520110063,61727816);中央高校基本科研业务费、大连市双创项目(2018J11CY006)

  • 中图分类号: TN713

摘要: 根据严格耦合波理论(RCWA),提出了一种基于亚波长的双导模共振(GMR)光栅透射型滤波器的结构设计,其工作原理是利用对称式双GMR光栅将电磁能量全部集中在结构的波导层中,从而产生高效的共振峰。利用两个单GMR光栅串联,光栅间分别为无空气间隙和间隔2.13μm空气层两种结构。仿真结果表明,无空气间隙的双GMR光栅串联结构可实现在波长1 550 nm处的滤波,其峰值透射率约为100%,半峰宽(FWHM)可达0.012 nm;有空气间隙双GMR光栅串联结构将GMR与法布里-珀罗共振(FPR)相结合,在共振波长1 550 nm处的峰值透射率约为100%,FWHM为0.15 nm,并获得了平顶滤波曲线,平坦度约为0.1 dB,上述两种结构滤波器可用于光信息处理与光传感等领域。

English Abstract

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