專利名稱：采用二維光子晶體的信道分插濾波器和信道監(jiān)視器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用光子晶體的信道分插濾波器和信道監(jiān)視器，并且特別涉及此種信道分插濾波器和信道監(jiān)視器對偏振波的適應(yīng)性的改進。
應(yīng)該理解，在本說明書中術(shù)語“光”的含義也包括波長比可見光波長或長或短的電磁波。
背景技術(shù)：
隨著近幾年波分復(fù)用光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光學(xué)器件，如分插濾波器(add/drop filter)、信道濾波器和信道監(jiān)視器的重要性正在增加。此外，正在追求這些類型的光學(xué)器件的微型化。比如，如果對光學(xué)通信系統(tǒng)中的每個光學(xué)放大器/轉(zhuǎn)發(fā)器提供波長監(jiān)視器，則波長監(jiān)視器將必須安裝在光學(xué)轉(zhuǎn)發(fā)器平臺上。但因為現(xiàn)在正在使用的波長監(jiān)視器很大，將其安裝于平臺上在物理上是不可能的。于是，由于需要使光學(xué)器件小型化，就嘗試使用光子晶體(photonic crystal)來發(fā)展非常小尺寸的光學(xué)器件。特別是，使用光子晶體能夠通過采用人工周期結(jié)構(gòu)實現(xiàn)極小尺寸的光學(xué)器件，在此種結(jié)構(gòu)中可在母材中以人工方式賦予類似晶格的周期的超密集折射率分布。
光子晶體的一個重要的特點是光子帶隙的存在。利用具有三維的折射率周期變化(3D光子晶體)的光子晶體，可以形成在每個方向都禁止光傳輸?shù)耐耆珟?。利用這些晶體的可能性包括光的局部限制、自發(fā)射控制以及波導(dǎo)的形成(藉助線缺陷)，其中可預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)超小型光子集成電路。
同時，對具有二維周期性折射率分布結(jié)構(gòu)(2D光子晶體)的光子晶體的使用的研究正不斷發(fā)展，因為制作此晶體相對容易。在2D光子晶體中形成一個折射率具有周期性的結(jié)構(gòu)，例如，可通過將高折射率板材(通常稱為“條板”(slab))掏空形成的空氣柱排列成為方形晶格(lattice)或者三角形晶格的幾何形狀而形成。另一種方法是這一結(jié)構(gòu)可通過在低折射率材料中將由高折射率材料制作的條柱排列成為2D晶格幾何形狀而形成。從這種折射率周期變化的結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生光子帶隙，能使光傳輸是沿著要控制的共面方向(與條板的兩個主面都平行)上進行。比如，可通過在折射率周期變化的結(jié)構(gòu)中引入線缺陷而制作波導(dǎo)。(比如，參考Physical Review B，Vol.62，2000，PP.4488-4492)。
圖5以傾斜示意圖方式示出了在日本公開特許公報No.2001-272555中公開的信道分插濾波器。(在本申請附圖中同樣的標(biāo)號表示相同或等效的部件)。圖5的信道分插濾波器示出一個配置于條板1上的2D光子晶體，其包括在2D三角形晶格頂點處形成的直徑相同的圓柱形通孔2(通常充滿空氣)。在此種2D光子晶體中光在條板1的共面方向上的傳播受到帶隙的禁止，并且在平面的法線方向(與條板的兩個主面正交的方向)上的傳播由于在和低折射率包層(比如，空氣)的界面上發(fā)生的全內(nèi)反射而受到限制。
圖5中的光子晶體包含一個由直線缺陷組成的波導(dǎo)3。此直線缺陷3包括直線延伸的多個互相鄰接的晶格點，在這些晶格點中通孔2缺失。由于光可以通過在2D光子晶體中的缺陷傳播，此直線缺陷可以用作線性波導(dǎo)。采用線性波導(dǎo)時，可以以低損耗傳輸?shù)牟ㄩL譜比較寬；結(jié)果在包含多個信道中的信號的很寬波長范圍內(nèi)的光可通過其進行傳播。
圖5中示出的光子晶體還包含一個由點缺陷構(gòu)成的諧振腔(cavity)4。此點缺陷4包含一個單晶格點，并且通過該晶格點形成一個直徑比其他晶格點大的通孔。以這種方式包含一個比較大的直徑的通孔的缺陷一般稱為受主型點缺陷(acceptor-type point defect)。另一方面，在晶格點中通孔缺失的缺陷一般稱為施主型點缺陷。諧振腔4設(shè)置為與波導(dǎo)3相鄰接，其間的距離使其可以互相進行電磁交互作用。
在圖5所示的這種2D光子晶體中，如果將包含多個波長范圍(λ1，λ2，...λi，...)的光線5引入到波導(dǎo)3中，具有與諧振腔4的諧振頻率相對應(yīng)的特定波長λi的光線在諧振腔中被俘獲，并且在點缺陷的內(nèi)部諧振的同時，波長為λi的光線6在法面方向上射出，由于條板1的厚度有限、其Q值很小。這意味著圖5中的光子晶體可以用作信道分波濾波器。與此相反，通過使光線照射到點缺陷4，在與條板1垂直的方向上，在諧振腔4內(nèi)諧振的波長為λi的光線可引入到波導(dǎo)3。這意味著圖5中的光子晶體也可以用作信道插波濾波器。可以理解，在波導(dǎo)3或諧振腔4和外部之間的光傳遞可通過將光纖或光電變換器設(shè)置于波導(dǎo)端面附近或諧振腔附近而發(fā)生。當(dāng)然，在此場合在波導(dǎo)端面或諧振腔，和光纖端面或光電變換器之間可插入一個準(zhǔn)直透鏡(準(zhǔn)直器)。
在圖5所示的這種光學(xué)分插濾波器中，通過適當(dāng)配置由線缺陷(line defect)構(gòu)成的波導(dǎo)3和有點缺陷(point defect)構(gòu)成的諧振腔4之間的間隔，可以控制在波導(dǎo)和諧振腔之間傳遞的特定波長中的光強度比率。還是在圖5中，由于對于點缺陷4在條板1的法線方向上未引入不對稱性，光從點缺陷4在兩個垂直方向上都輸出；但是通過在法面方向上在點缺陷中引入不對稱性，可以使光只在一個方向上或另一個垂直方向上輸出。下面的這種方法就是可以用來引入這種不對稱性的機制例子，即將剖面為圓形的點缺陷4的直徑作成為沿著條板的厚度連續(xù)或不連續(xù)改變。另外，關(guān)于圖5，雖然圖中的信道分插濾波器只包含一個諧振腔，但可以理解，通過沿著波導(dǎo)設(shè)置多個諧振波長互相不同的諧振腔，可以對多個信道的光學(xué)信號進行分插。可以理解，諧振腔4的諧振波長可通過修改，比如，點缺陷的尺度和形狀而改變。
如上所述，此事實，即像圖5所示的這種信道分插濾波器可以藉助諧振腔4只抽出特定波長λi的光線(包含在光線5中的)作為光線6，意味著此濾波器可以應(yīng)用于波長監(jiān)視器。
下面參考圖6。圖6示意地示出采用剛才討論的2D光子晶體的波長監(jiān)視器的一個示例的斜視圖。在此波長監(jiān)視器中提供諧振頻率互相不同的三個諧振腔4a、4b和4c，并且靠近這些諧振腔的光纖端面10a、10b和10c的配置使得特定波長的光線可從這些諧振腔中射出。這些光纖本身又與光電傳感元件(未圖示)相連接，其中特定的光頻率由這些光電傳感元件進行檢測。
不過，在采用如圖5所示的這種2D光子晶體的信道分插濾波器中，在特定的波長λi的光線中，只有其電場矢量具有與2D光子晶體1的主面平行的分量的部分可從諧振腔4中抽出作為射出光6。另一方面，由，比如，光纖引入到波導(dǎo)3中的光線5，有時會受到光纖或其以前的環(huán)境的影響而在特定的方向上發(fā)生偏振。比如，包含于引入光5中的波長為λi的光線的電場矢量在垂直于2D光子晶體1的主面方向上偏振的情況將意味著波長為λi的光線不能利用圖5的信道分插濾波器進行監(jiān)視。同樣，在波長為λi的光線的電場矢量偏振、使得相對于2D光子晶體1的主面傾斜的情況下，由于在此光線中只有電場矢量具有與2D光子晶體1的主面平行的分量的部分是可利用圖5的信道分插濾波器進行監(jiān)視，所以對包含于引入光5中的波長為λi的光線的比例強度不能正確進行監(jiān)視。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的這種狀況，本發(fā)明的主要目的在于在采用2D光子晶體的信道分插濾波器中可以以正確的相對強度抽出特定頻率的光線而不管入射光的偏振狀態(tài)，并且，進一步，提供一種將如此改進的信道分插濾波器與光檢測器結(jié)合的波長監(jiān)視器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的信道分插濾波器包含第一和第二2D光子晶體，并且其特征在于第一2D光子晶體包含由線缺陷構(gòu)成的第一波導(dǎo)和由點缺陷構(gòu)成的第一諧振腔，第一諧振腔的作用是從第一波導(dǎo)抽出特定波長的光線并將其射出到第一光子晶體之外，以及反之，從第一光子晶體之外將特定波長的光線引入到第一波導(dǎo)中；第二2D光子晶體包含具有實質(zhì)上與第一波導(dǎo)相同特性的第二波導(dǎo)；以及具有實質(zhì)上與第一諧振腔相同特性的第二諧振腔；并且第一和第二波導(dǎo)是光串聯(lián)的，以便具有共通的光線和在第一2D光子晶體的主面和第一波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個任意角度α，而第二2D光子晶體的主面和第二波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個角度α+(π/2)。
在本發(fā)明的這一個方面，第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互正交，而其第一和第二波導(dǎo)互相串聯(lián)，或者直接，或者通過偏振保持光纖串聯(lián)。另外的方法是第一和第二2D光子晶體可以配置成為使其主面相互平行，而其第一和第二波導(dǎo)通過偏振保持光纖互相串聯(lián)，并且偏振保持光纖從第一波導(dǎo)端部到第二波導(dǎo)端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。另外，代替相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2的偏振維持光纖，可以使用法拉第旋光器或半波長片使光線的電場矢量旋轉(zhuǎn)π/2。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面的信道分插濾波器包含第一和第二2D光子晶體，并且其特征在于第一2D光子晶體包含由線缺陷構(gòu)成的第一波導(dǎo)和由點缺陷構(gòu)成的第一諧振腔，第一諧振腔的作用是從第一波導(dǎo)抽出特定波長的光線并將其輻射到第一光子晶體之外，以及反之，從第一光子晶體之外將特定波長的光線引入到第一波導(dǎo)中；第二2D光子晶體包含具有實質(zhì)上與第一波導(dǎo)相同特性的第二波導(dǎo)；以及具有實質(zhì)上與第一諧振腔相同特性的第二諧振腔；并且第一和第二波導(dǎo)經(jīng)過一個50/50光耦合器并聯(lián)到單根光纖；其中第一和第二波導(dǎo)利用一個50/50光耦合器進行光連接以便當(dāng)?shù)谝?D光子晶體的主面和第一波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個任意角度α?xí)r，第二2D光子晶體的主面和第二波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個角度α+(π/2)。
在本發(fā)明的這一個方面，第一和第二2D光子晶體可以配置成為使其主面相互正交，而其第一和第二波導(dǎo)互相并聯(lián)，或者分別通過相應(yīng)的第一和第二偏振保持光纖，或者直接，與50/50光耦合器相連接。另外的方法是第一和第二2D光子晶體可以配置成為使其主面相互平行，其第一波導(dǎo)或者直接，或者通過第一偏振保持光纖與50/50光耦合器相連接，第二波導(dǎo)通過第二偏振保持光纖與50/50光耦合器相連接，并且第二偏振維持光纖從光耦合器端部到第二波導(dǎo)端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。另外，代替相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2的第二偏振維持光纖，可以使用法拉第旋光器或半波長片使光線的電場矢量旋轉(zhuǎn)π/2。
此外，在上述的信道分插濾波器中第一2D光子晶體可包含多個諧振頻率相互不同的諧振腔，而第二2D光子晶體可包含多個實質(zhì)上特性與第一2D光子晶體中的諧振腔相同的諧振腔。
另外還有，通過設(shè)置可直接或通過光纖檢測從諧振腔輻射的光線的如上所述的光檢測器，可以得到波長監(jiān)視器。
從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易了解本發(fā)明的上述及其他目的、特點、方面和優(yōu)點。


圖1為示出本發(fā)明的一個實施例中采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。
圖2為示出本發(fā)明的另一個實施例中采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。
圖3為示出本發(fā)明的再一個實施例中采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。
圖4為示出本發(fā)明的又一個實施例中采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。
圖5為示出根據(jù)采用2D光子晶體的信道分插濾波器的現(xiàn)有技術(shù)的示例的示意斜視圖。
圖6為示出根據(jù)采用2D光子晶體的信道分插濾波器的現(xiàn)有技術(shù)的另一示例的示意平面圖。
具體實施例方式
實施方式1下面參照圖1，其中示意地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例1采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。此信道分插濾波器包含一個第一2D光子晶體1a和一個第二2D光子晶體1b。這些2D光子晶體包含通孔2、波導(dǎo)3和諧振腔4，如圖5所示。因此，包含在兩個2D光子晶體1a和1b中的波導(dǎo)3和諧振腔4具有互相完全一致的導(dǎo)波特性和諧振特性。
從光纖11優(yōu)選經(jīng)過一個點尺寸的變換器12和一微帶波導(dǎo)13將信號束引入到第一2D光子晶體1a中的波導(dǎo)3。在入射到第一2D光子晶體1a的波導(dǎo)3的入射光中所包含的特定波長λi的光線內(nèi)，具有與第一2D光子晶體1a的主面平行的電場矢量分量的光線部分在其諧振腔4中被俘獲并從該處射出。
其余的在第一2D光子晶體1a的諧振腔4中未被俘獲的光線，或是直接，或是藉助偏振保持光纖14a引入到第二2D光子晶體1b的波導(dǎo)3。這意味著第一和第二2D光子晶體1a和1b互相串聯(lián)。在此場合優(yōu)選方案也是在偏振保持光纖14a和2D光子晶體1a和1b中間插入點尺寸的變換器12和微帶波導(dǎo)13。此處需要強調(diào)的是第一和第二2D光子晶體1a和1b是配置成為互相正交的狀態(tài)。
在引入到第二2D光子晶體1b中的波導(dǎo)3的光線中的特定波長λi的光線中具有與第一2D光子晶體1a的主面正交的電場矢量分量的部分保留。在這種情況下，因為第一和第二2D光子晶體1a和1b是互相正交的，與第一2D光子晶體1a主面正交的電場矢量分量是與第二2D光子晶體1b的主面平行的。在特定波長λi的光線內(nèi)具有與第二2D光子晶體1b的主面平行的電場矢量分量的光線部分在第二2D光子晶體1b中的諧振腔4中被俘獲并從該處射出。
這意味著從第一2D光子晶體1a中的諧振腔4射出的特定波長λi的第一光線部分和從第二2D光子晶體1b中的諧振腔4射出的特定波長λi的第二光線部分具有互相正交的電場矢量。之后，通過光檢測器的檢測和將這些第一和第二光線部分的強度合成，可以對引入的信號光之內(nèi)的特定波長λi的光線的比例強度進行精確監(jiān)視而不管特定波長λi的光線是否是偏振光。
實施方式2下面參照圖2，其中示意地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例2采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。實施方式2的此信道分插濾波器，與實施方式1類似，也包含通過偏振保持光纖14b串聯(lián)的一個第一2D光子晶體1c和一個第二2D光子晶體1d。包含在這兩個2D光子晶體中的波導(dǎo)和諧振腔具有互相完全一致的導(dǎo)波特性和諧振特性。
然而，圖2的實施方式2與圖1的實施方式1的區(qū)別在于第一和第二2D光子晶體1c和1d的主面設(shè)置成為互相平行，并且偏振保持光纖14b從第一2D光子晶體1c端部到第二2D光子晶體1d端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。
于是，在實施方式2中，在入射到第一2D光子晶體1c的波導(dǎo)3的入射光中所包含的特定波長λi的光線內(nèi)，具有與第一2D光子晶體1c的主面平行的電場矢量分量的光線部分在其諧振腔4中被俘獲并從該處射出。
其余的在第一2D光子晶體1c的諧振腔4中未被俘獲的光線引入到偏振保持光纖14b。在引入到偏振保持光纖14b中的特定波長λi的光線中具有與第一2D光子晶體1c的主面正交的電場矢量分量的部分保留。在這種情況下，因為偏振保持光纖14b從第一2D光子晶體1c端部到第二2D光子晶體1d端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2，而特定波長λi的光線部分的分量的電場矢量分量也轉(zhuǎn)動π/2并引入到第二2D光子晶體1d的波導(dǎo)3中。
這意味著特定波長λi中的原來具有相對第一2D光子晶體1c的主面正交的電場矢量分量的光線部分，在第二2D光子晶體1d中變?yōu)榕c其主面平行。于是，特定波長λi中的具有與第二2D光子晶體1d的主面平行的電場矢量分量的光線部分在第二2D光子晶體1d的諧振腔4中被俘獲并從該處射出。
因此，從第一2D光子晶體1c中的諧振腔4發(fā)射的特定波長λi中的第一光線部分和從第二2D光子晶體1d中的諧振腔4發(fā)射的特定波長λi中的第二光線部分是原來具有實質(zhì)上互相正交的電場矢量的光線部分。結(jié)果，通過光檢測器的檢測和將這些第一和第二光線部分的強度合成，可以對引入的信號光之內(nèi)的特定波長λi的光線的比例強度進行精確監(jiān)視而不管特定波長λi的光線是否波偏振。
實施方式3下面參照圖3，其中示意地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例3采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。此信道分插濾波器包含通過50/50光耦合器15和第一及第二偏振保持光纖14c及14d相對單根光纖11并聯(lián)的一個第一2D光子晶體1e和一個第二2D光子晶體1f。這些2D光子晶體包含通孔2、波導(dǎo)3和諧振腔4，如圖5所示。因此，包含在兩個2D光子晶體中的波導(dǎo)3和諧振腔4具有互相完全一致的導(dǎo)波特性和諧振特性。
經(jīng)過光學(xué)耦合器15進行等分割并導(dǎo)入第一偏振保持光纖14c的光學(xué)信號優(yōu)選經(jīng)過一個點尺寸的變換器12和一微帶波導(dǎo)13引入到第一2D光子晶體1e中的波導(dǎo)3。在入射到第一2D光子晶體1e的波導(dǎo)3的入射光中所包含的特定波長λi的光線內(nèi)，具有與第一2D光子晶體1e的主面平行的電場矢量分量的光線部分在其諧振腔4中被俘獲并從該處射出。
與此類似，經(jīng)過光學(xué)耦合器15進行等分割并導(dǎo)入第二偏振保持光纖14d的光學(xué)信號優(yōu)選經(jīng)過一個點尺寸的變換器12和一微帶波導(dǎo)13引入到第二2D光子晶體1f中的波導(dǎo)3。在入射到第二2D光子晶體1f的波導(dǎo)3的入射光中所包含的特定波長λi的光線內(nèi)，具有與第二2D光子晶體1f的主面平行的電場矢量分量的光線部分在其諧振腔4中被俘獲并從該處射出。
此處需要強調(diào)的是第一和第二2D光子晶體1e和1f是配置成為互相正交的狀態(tài)。這意味著從第一2D光子晶體1e中的諧振腔4射出的特定波長λi的第一光線部分和從第二2D光子晶體1f中的諧振腔4射出的特定波長λi的第二光線部分具有互相正交的電場矢量。因此，通過光檢測器的檢測和將這些第一和第二光線部分的強度合成，可以對引入的信號光之內(nèi)的特定波長λi的光線的比例強度進行精確監(jiān)視而不管特定波長λi的光線是否是偏振光。應(yīng)當(dāng)了解，第一和第二2D光子晶體1e和1f可以直接與50/50光耦合器相連接而無需插入偏振保持光纖14c和14d。
實施方式4下面參照圖4，其中示意地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例4采用2D光子晶體的信道分插濾波器的示意斜視圖。此實施方式4的信道分插濾波器，與實施方式3類似，也包含通過50/50光耦合器和第一及第二偏振保持光纖14e及14f相對單根光纖11并聯(lián)的一個第一2D光子晶體1g和一個第二2D光子晶體1h。包含在這兩個2D光子晶體中的波導(dǎo)3和諧振腔4具有互相完全一致的導(dǎo)波特性和諧振特性。
然而，圖4的實施方式4與圖3的實施方式3的區(qū)別在于第一和第二2D光子晶體1g和1h配置成為互相平行，并且偏振保持光纖14f從光學(xué)耦合器15的端部到第二2D光子晶體1h端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。
經(jīng)過光學(xué)耦合器15進行等分割并導(dǎo)入第一偏振保持光纖14e的光學(xué)信號引入到第一2D光子晶體1g中的波導(dǎo)3。在入射到第一2D光子晶體1g的波導(dǎo)3的入射光中所包含的特定波長λi的光線內(nèi)，具有與第一2D光子晶體1g的主面平行的電場矢量分量的光線部分在其諧振腔4中被俘獲并從該處射出。與此相同，經(jīng)過光學(xué)耦合器15進行等分割并導(dǎo)入第二偏振保持光纖14f的光學(xué)信號引入到第二2D光子晶體1h中的波導(dǎo)3。在入射到第二2D光子晶體1h的波導(dǎo)3的入射光中所包含的特定波長λi的光線內(nèi)，具有與第二2D光子晶體1h的主面平行的電場矢量分量的光線部分在其諧振腔4中被俘獲并從該處射出。
此處需要強調(diào)的是第一和第二2D光子晶體1g和1h是配置成為互相平行的狀態(tài)，而第二偏振保持光纖14f從光學(xué)耦合器15端部到第二2D光子晶體1h端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。
這意味著從第一2D光子晶體1g中的諧振腔4射出的特定波長λi的第一光線部分和從第二2D光子晶體1h中的諧振腔4射出的特定波長λi的第二光線部分原來具有實質(zhì)上互相正交的電場矢量。因此，通過光檢測器的檢測和將這些第一和第二光線部分的強度合成，可以對引入的信號光之內(nèi)的特定波長λi的光線的比例強度進行精確監(jiān)視而不管特定波長λi的光線是否是偏振光。應(yīng)當(dāng)了解，第一2D光子晶體1g可以直接與50/50光耦合器相連接而無需插入第一偏振保持光纖14e。
下面對上述實施方式合起來考慮。代替在這些實施方式中相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2的偏振維持光纖，可以使用法拉第旋光器(Faradayrotator)或半波長片同樣可使光線的電場矢量旋轉(zhuǎn)π/2，這一點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。在此場合，可以將法拉第旋光器或半波長片作為單片光學(xué)元件夾在中間形成上述的第一和第二2D光子晶體。
在上述實施方式中，在單個2D光子晶體中靠近一個波導(dǎo)只設(shè)置一個諧振腔，但如圖6所示，通過在一個2D光子晶體中靠近一個波導(dǎo)相鄰配置多個諧振頻率相互不同的諧振腔4，可以制造出在波導(dǎo)中能夠?qū)Χ鄠€波長相互不同的信道的光學(xué)信號進行處理的多信道分插濾波器，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是自不待言的。
此外，通過將光纖的端面配置成為緊靠著每個諧振腔，可使從諧振腔4在條板1的法線方向上發(fā)射的光線引入到光纖中，并且反之，光束可從光纖注入到諧振腔中。另外，通過將光電變換器配置成為緊靠著諧振腔4，就可以對諧振腔發(fā)出的光線的波長進行監(jiān)視，或接收其強度調(diào)制。在諧振腔4和光纖端面或光電變換器任何一個中間可以插入一個準(zhǔn)直透鏡(準(zhǔn)直器)這一點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是自不待言的。
如上所述，本發(fā)明使得可以在采用2D光子晶體的信道分插濾波器中以正確的相對強度抽出特定頻率的光線，而不管入射光的偏振狀態(tài)如何，并且可提供一種將如此改進的信道分插濾波器與光檢測器結(jié)合的波長監(jiān)視器。
對本發(fā)明只就所選擇的實施方式進行了說明。但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，從上述的闡述可知，在不脫離由后附的權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的范圍的情況下可進行各種改變和修改。另外，對根據(jù)本發(fā)明的實施方式的上述描述只是為了展示而已，而不是對于由后附的權(quán)利要求及其等效陳述所定義的本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種信道分插濾波器，包含第一2D光子晶體，包含由線缺陷構(gòu)成的第一波導(dǎo)和由點缺陷構(gòu)成的第一諧振腔，所述第一諧振腔的作用是從所述第一波導(dǎo)抽出特定波長的光線并將其射出到所述第一光子晶體之外，以及反之，從所述第一光子晶體之外將特定波長的光線引入到所述第一波導(dǎo)中；第二2D光子晶體，包含具有實質(zhì)上與所述第一波導(dǎo)相同特性的第二波導(dǎo)；以及具有實質(zhì)上與所述第一諧振腔相同特性的第二諧振腔；以及將所述第一和第二波導(dǎo)進行光串聯(lián)的裝置，以便具有共通的光線，并且使得當(dāng)所述第一2D光子晶體的主面和所述第一波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個任意角度α?xí)r，所述第二2D光子晶體的主面和所述第二波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個角度α+(π/2)。
2.如權(quán)利要求1所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互正交；而且所述第一和第二波導(dǎo)互相直接串聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互正交；而且所述第一和第二波導(dǎo)互相通過偏振保持光纖串聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互平行；而且第一和第二波導(dǎo)通過偏振保持光纖互相串聯(lián)，該偏振保持光纖從第一波導(dǎo)端部到第二波導(dǎo)端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。
5.如權(quán)利要求1所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互平行；而且第一和第二波導(dǎo)通過法拉第旋光器使光線的電場矢量旋轉(zhuǎn)π/2而互相串聯(lián)。
6.如權(quán)利要求1所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互平行；而且第一和第二波導(dǎo)通過半波長片使光線的電場矢量旋轉(zhuǎn)π/2而互相串聯(lián)。
7.一種信道分插濾波器，包含第一2D光子晶體，包含由線缺陷構(gòu)成的第一波導(dǎo)和由點缺陷構(gòu)成的第一諧振腔，所述第一諧振腔的作用是從所述第一波導(dǎo)抽出特定波長的光線并將其射出到所述第一光子晶體之外，以及反之，從所述第一光子晶體之外將特定波長的光線引入到所述第一波導(dǎo)中；第二2D光子晶體，包含具有實質(zhì)上與所述第一波導(dǎo)相同特性的第二波導(dǎo)；以及具有實質(zhì)上與所述第一諧振腔相同特性的第二諧振腔；以及將所述第一和第二波導(dǎo)光學(xué)并聯(lián)到單根光纖的50/50光耦合器；所述耦合器連接所述第一和第二波導(dǎo)以便當(dāng)所述第一2D光子晶體的主面和所述第一波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個任意角度α?xí)r，所述第二2D光子晶體的主面和所述第二波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個角度α+(π/2)。
8.如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互正交；而且所述第一和第二波導(dǎo)分別通過相應(yīng)的第一和第二偏振保持光纖并聯(lián)到50/50光耦合器。
9.如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體配置成為使其主面相互正交；而且所述第一和第二波導(dǎo)直接與50/50光耦合器并聯(lián)。
10.如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體設(shè)置成為使其主面相互平行；所述第一波導(dǎo)通過第一偏振保持光纖與50/50光耦合器相連接；所述第二波導(dǎo)通過第二偏振保持光纖與50/50光耦合器相連接，并且所述第二偏振維持光纖從光耦合器端部到第二波導(dǎo)端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。
11.如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體設(shè)置成為使其主面相互平行；所述第一波導(dǎo)直接與50/50光耦合器相連接；所述第二波導(dǎo)通過偏振保持光纖與50/50光耦合器相連接，并且所述偏振維持光纖從光耦合器端部到第二波導(dǎo)端部相對光纖軸扭轉(zhuǎn)π/2。
12.如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體設(shè)置成為使其主面相互平行；所述第一和第二波導(dǎo)分別通過相應(yīng)的第一和第二偏振保持光纖并聯(lián)到50/50光耦合器；并且將法拉第旋光器或半波長片插入到從光耦合器端部到第二波導(dǎo)端部的間隔中用來使光線的電場矢量扭轉(zhuǎn)π/2。
13.如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器，其中所述第一和第二2D光子晶體設(shè)置成為使其主面相互平行；所述第一和第二波導(dǎo)直接并聯(lián)到50/50光耦合器；并且將法拉第旋光器或半波長片插入到從光耦合器端部到第二波導(dǎo)端部的間隔中用來使光線的電場矢量扭轉(zhuǎn)π/2。
14.如權(quán)利要求1所述的信道分插濾波器，其中所述第一2D光子晶體包含多個諧振頻率相互不同的諧振腔；而且所述第二2D光子晶體包含多個實質(zhì)上特性與第一2D光子晶體中的諧振腔相同的諧振腔。
15.如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器，其中所述第一2D光子晶體包含多個諧振頻率相互不同的諧振腔；而且所述第二2D光子晶體包含多個實質(zhì)上特性與第一2D光子晶體中的諧振腔相同的諧振腔。
16.一種波長監(jiān)視器，其構(gòu)成包括一個如權(quán)利要求1所述的信道分插濾波器；以及一個可直接或通過光纖檢測從諧振腔發(fā)出的光線的光檢測器。
17.一種波長監(jiān)視器，其構(gòu)成包括一個如權(quán)利要求7所述的信道分插濾波器；以及一個可直接或通過光纖檢測從諧振腔發(fā)出的光線的光檢測器。
全文摘要
一種信道分插濾波器，包含第一和第二2D光子晶體，并且第一2D光子晶體包含由線缺陷構(gòu)成的第一波導(dǎo)和由點缺陷構(gòu)成的第一諧振腔，第一諧振腔的作用是從第一波導(dǎo)抽出特定波長的光線并將其射出到第一光子晶體之外，并且第二2D光子晶體包含具有實質(zhì)上與第一波導(dǎo)相同特性的第二波導(dǎo)；以及具有實質(zhì)上與第一諧振腔相同特性的第二諧振腔。第一和第二波導(dǎo)是光串聯(lián)的，以便具在第一2D光子晶體的主面和第一波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個任意角度α，而第二2D光子晶體的主面和第二波導(dǎo)內(nèi)的光線的電場矢量形成一個角度α+(π/2)。
文檔編號G02B6/12GK1530672SQ20041003001
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者野田進, 赤羽良啟, 松浦尚, 啟 申請人:京都大學(xué)長, 住友電氣工業(yè)株式會社