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本文提出了一种可同时设定各通道位置和Q值的多通道滤波器的设计方法,并以双通道滤波器的设计为例作说明。对于双通道滤波器,在一维多层膜的中间位置插入一个厚的缺陷或两个薄的全同缺陷产生A,B两个缺陷模,通过调节中心缺陷的厚度或两个全同缺陷间的距离可以设定两个缺陷模的位置,同时根据耦合模理论可以设定任何一个缺陷模的Q值。对缺陷模A,在远离中心缺陷或全同缺陷的两侧各对称地插入一具有A缺陷模的缺陷层,就可以使A缺陷模的Q值下降而位置不变,因而我们可以得到一定Q值的A缺陷模,且B缺陷模的位置和Q值都基本不变。同理,可以通过这种方法调节B缺陷模的Q值。对于更多通道的滤波器,其设计思想与双通道滤波器是一样的。与其它只能调节滤波器各通道位置的设计方法相比,本文提出的设计方法更适合于多通道滤波器的设计。
本文在研究多通道滤波器的基础上,提出可以利用Q值不同的双通道非线性滤波器作为高效率全光开关。利用双通道滤波器的设计思想,设计出具有特定通道位置及不同Q值的双缺陷模,分别用作泵浦光通道(低Q)和探测光通道(高Q),两个通道的Q值比近似为2~4,利用强泵浦光作用下非线性材料折射率的改变引起的缺陷模迁移特性,实现了高效率的全光开关。应用时域有限差分法研究了该开关的光学特性,模拟结果表明:在探测光通道Q值相等的情况下,与使用探测光在缺陷模处而泵浦光在通带位置的传统光开关相比,当泵浦光和探测光分别处在两个不同的缺陷模上时,这时实现相同光开关效率所需的泵浦光强可以降低50倍。
本文提出的多通道滤波器及高效率光开关的设计方法,在光通讯和集成光电子学器件的设计上有一定的应用。