基于周期微纳结构环形谐振器的Fano效应研究

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微环谐振器(MRR)滤波性能优良,结构简单,Q值高,谐振性能优异,易于集成等优点,受到了研究人员的广泛关注。但是,它的传输谱线是对称的洛伦兹形,基于这种谱线的器件有着消光比低,谐振峰斜率小,调制深度低等缺点。法诺谐振谱线具有明显的不对称特征,透射系数在很小波长范围内就可以从最大变为最小,比洛伦兹谱线更陡峭,可以显著地减少光开关所需要的频率改变或提高生化传感器的检测极限。目前,研究人员基于多环耦合,嵌套微环,微环谐振器与法布里珀罗腔耦合结构,以及微环谐振器与马赫曾德尔干涉仪相结合等结构实现了法诺谐振。但是,这些方案中器件结构复杂,尺寸不利于超密集集成,对制备精度要求很高。本文提出在单个微环谐振器的总线波导耦合区两侧各插入一个部分反射单元构成法布里珀罗腔,进而利用两腔中光波的耦合实现法诺谐振。首先,利用传输矩阵法建立了含有反射单元的微环谐振器的理论模型,随后得到了该结构的传输函数,分析了其传输谱线。结果表明,由于法布里珀罗腔与微环谐振器之间模式耦合,可产生法诺线形,电磁诱导透明和电磁诱导吸收线形。基于本模型,本文给出了法诺等线形的产生条件,分析法诺等线形的影响因素,并研究了各个线形的性能参数。基于该理论模型,本文设计了三种实际结构,第一种是圆形空气孔作为反射单元的微环谐振器,第二种是周期微纳结构微腔微环谐振器,第三种是周期微纳结构微环谐振器。他们都实现了法诺谱线等丰富线形,很好地验证了理论模型。本文建立了单个微环谐振器Fano谐振理论模型。设计了三种实际结构,他们具有简单紧凑、性能优异的优点,可取代原有的复杂结构。可为利用法诺谐振效应的应用,如生物化学传感、滤波等,提供一个有力候选。
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