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在信息化社会日益发展的今天,随着人们对网络系统传输容量和传输速度的要求不断提高,目前光网络传输中已经大量采用DWDM(密集波分复用)系统,而DWDM技术的成熟和不断发展离不开光器件的进步。在信道间隔已降至50GHz甚至25GHz的DWDM系统中,对光源的各种性能都提出了很高的要求,而采用多个单波长激光器集成的方法必定是复杂且成本高昂的,这就需要研究开发一种新型的可调谐激光器。作为可调谐激光器的核心,谐振腔设计的好坏是制作优良激光器的关键。
随着近年来人们对光子晶体特性研究的不断深入,其抑制自发辐射和光子局域效应使光子晶体成为制作谐振腔的良好材料。可调谐光子晶体的光子带隙位置和宽度能够随着外部参数的变化而改变,因此,可以将可调谐光子晶体制作成可调谐光子晶体谐振腔。这种谐振腔能够用于制作调谐范围大,品质因子高的激光器,在光通信领域具有广泛的应用前景。
本文提出了一种新型的可调谐光子晶体谐振腔,将特定位置的Si介质柱挖空成“竹”状中空结构,并在其中填充Phenylacetylene型液晶。应用FDTD(时域有限差分法)对不同参数下谐振腔的调谐范围,品质因子和调谐速度进行仿真计算,最终确定谐振腔最优参数为:晶格常数a=0.74μm,填充比R/a=0.3,介质柱剩余硅壁厚度R′=0.03。此时谐振腔的调谐范围为38.49nm,可以产生13个不同波长的激光。各谐振频率下谐振腔的品质因子大约为2000,调谐时间为100 μs左右。谐振腔调谐范围大,稳定性好,调谐时间短。利用这种可调谐光子晶体谐振腔制作的可调谐激光器可以在光通道保护和光标记交换中得到应用。由于这种可调谐谐振腔具有很多优异且独特的性质。这决定了它不仅在DWDM系统中,在光通信的其它领域也有广阔的应用前景。