【摘 要】
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回音壁模式光学微腔由于其较小的模式体积以及较高的品质因子等优点,在基础光学研究及应用领域中发挥着越来越重要的作用。当满足谐振条件的时候,特定波长的光就会被耦合进入光学微腔,形成洛伦兹型透射谱线。光学微腔的这一特性正好可以用来制作光学滤波器。光学滤波器是可以用来选择或者禁止特定波长的光传输的一种光学器件,在微纳制造工艺快速发展的今天,光学滤波器在光传输,光信号处理等领域具有很多重要的应用。性能好的滤
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回音壁模式光学微腔由于其较小的模式体积以及较高的品质因子等优点,在基础光学研究及应用领域中发挥着越来越重要的作用。当满足谐振条件的时候,特定波长的光就会被耦合进入光学微腔,形成洛伦兹型透射谱线。光学微腔的这一特性正好可以用来制作光学滤波器。光学滤波器是可以用来选择或者禁止特定波长的光传输的一种光学器件,在微纳制造工艺快速发展的今天,光学滤波器在光传输,光信号处理等领域具有很多重要的应用。性能好的滤波器应该具有接近方形的透射谱线,平坦的顶部(底部),高的带外信号抑制以及陡峭的滚边。通常的做法是将很多微腔耦合起来形成链式结构,这就是高阶滤波器的由来。然而,传统的高阶滤波器多为集成结构,工艺问题容易造成谐振中心偏移,谐振频率及耦合很难调节。同时,要想获得N阶的高阶滤波器,通常需要耦合N个微腔,这给器件的尺寸带来了巨大的挑战。在高品质因子光学微腔中,背向散射带来的模式劈裂是一个常见的现象,微腔表面由于存在缺陷或者表面受到杂质、水汽等影响会让原本的单峰模式劈裂变成双峰模式。这里我们提出一种新的实现高阶滤波器的方案,利用背向散射,我们仅用N个微腔就可以实现2N阶高阶滤波器。实验中,我们用3个微环芯腔实现了 6阶滤波器。该滤波器具有149.8 MHz的窄带宽,滚边斜率高于80 dB/GHz。由于我们用的样品Q值较高(106~107),所以我们得到了更接近方波的透射谱线,带宽平坦,斜率远远高于前人的结果。然而由于我们利用的是背向散射来制作滤波器,能量损耗比较大,下载端口插入损耗达到11.8 dB。由于每个微腔都独立地放置在一个放有半导体制冷器的位移台上,微腔的谐振频率可以通过温控来调节,微腔间的耦合(距离)可以通过位移台来调节,这套三腔系统自由度很高,将来可以在这套系统的基础上进一步研究带宽可调滤波器。
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