【摘 要】
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高密度集成和波分复用具有低成本和高效率的优势。光滤波器是波分复用的关键器件,同时光滤波器还是制作光开关、光调制器、光电探测器的基本组件。其中,基于多模光子晶体纳米梁的谐振腔具有小尺寸、低损耗的特点,适合制作结构紧凑、高品质因子的光学滤波器。本文通过优化多模光子晶体纳米梁的光栅强度,设计制作了一种结构紧凑、高品质因子的基于类行波法布里珀罗谐振腔（F-P腔）的上下载滤波器和全通滤波器。主要研究内容包含
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高密度集成和波分复用具有低成本和高效率的优势。光滤波器是波分复用的关键器件,同时光滤波器还是制作光开关、光调制器、光电探测器的基本组件。其中,基于多模光子晶体纳米梁的谐振腔具有小尺寸、低损耗的特点,适合制作结构紧凑、高品质因子的光学滤波器。本文通过优化多模光子晶体纳米梁的光栅强度,设计制作了一种结构紧凑、高品质因子的基于类行波法布里珀罗谐振腔（F-P腔）的上下载滤波器和全通滤波器。主要研究内容包含以下几个方面:（1）针对多模光子晶体纳米梁通常需要较多周期来实现较高的模式转换效率的缺点,设计并优化了矩形孔结构的光子晶体纳米梁,获得了很高的光栅强度,使得该器件使用20个周期达到了99%的从基模到二阶模的模式转换效率,有效缩减了器件尺寸,并且有利于减少F-P腔的腔内损耗,提高品质因子。（2）基于优化改进的多模光子晶体纳米梁腔设计的上下载滤波器获得了行波谐振滤波器的响应。制造的上下载滤波器的谐振腔尺寸只有23.5×1.1μm2。实验结果表明,在谐振波长1552 nm处,下载端的插入损耗小于1 d B,3 d B线宽为0.48 nm,品质因子达到3233;直通端的消光比为13.2 d B,并且上载端的抑制比达到20.2 d B,实验数据拟合提取出的多模光子晶体纳米梁的反射率约为99.1%。（3）制作了基于类行波F-P腔的全通滤波器。谐振腔尺寸只有22.7×1.1μm2,实验结果表明输出端的品质因子达到10424,消光比为14.6 d B,实验数据拟合提取出的多模光子晶体纳米梁的反射率约为99.3%。紧凑的结构以及高品质因子使得该F-P腔在调制器、光开关、传感器等领域具有良好的应用前景。
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