【摘 要】
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光子晶体光纤表面等离子体共振(PCF-SPR)偏振滤波器因其结构设计灵活,体积小,滤波效果好,滤波范围大等特点,在光纤通讯领域具有巨大应用潜力而受到关注。本文基于光子晶体光纤导光原理、表面等离子体共振理论和有限元法,提出三种新型PCF-SPR滤波器结构,利用COMSOL Multiphysics软件仿真研究结构参数对PCF-SPR偏振滤波器性能影响。首先,提出一种镀有金膜的单偏振PCF-SPR滤波
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光子晶体光纤表面等离子体共振(PCF-SPR)偏振滤波器因其结构设计灵活,体积小,滤波效果好,滤波范围大等特点,在光纤通讯领域具有巨大应用潜力而受到关注。本文基于光子晶体光纤导光原理、表面等离子体共振理论和有限元法,提出三种新型PCF-SPR滤波器结构,利用COMSOL Multiphysics软件仿真研究结构参数对PCF-SPR偏振滤波器性能影响。首先,提出一种镀有金膜的单偏振PCF-SPR滤波器结构,该滤波器可以实现波长1540 nm处的单通道滤波,并且损耗差值较为理想,x偏振方向的纤芯模式损耗为1016.0 d B/cm,同时y偏振方向的纤芯模式损耗为33.8 d B/cm,并且波长1540 nm处串扰值高达-853.1 d B,小于-20 d B的可利用光学带宽为850 nm。其次,提出一种可调谐的双金属镀膜的单偏振PCF-SPR滤波器结构,该滤波器可以实现同时在波长1310 nm和1560 nm处对两正交偏振方向的纤芯模式进行滤波。在波长1310 nm处,y极化方向的纤芯模式损耗为544.3 d B/cm,同时x极化方向的纤芯模式损耗为12.3 d B/cm;在波长1560 nm处,x极化方向的纤芯模式损耗为147.3 d B/cm,同时y极化方向的纤芯模式损耗为24.0 d B/cm,串扰值分别为462.0 d B和-107.1 d B,并且相应的光学带宽为224 nm和504 nm。最后,提出一种双孔镀膜的液体填充的单偏振PCF-SPR滤波器结构,该滤实现了同时在波长1300 nm和1570 nm处对两正交偏振光进行滤波,且双滤波通道同时具有较高的损耗峰值,有更好的滤波效果。在波长1300 nm和1570 nm处,x偏振方向的纤芯模式损耗和y偏振方向的纤芯模式损耗分别为589.2 d B/cm和544.8 d B/cm,同时相应的偏振损耗为24.1 d B/cm和39.8 d B/cm,串扰值分别为-490.8 d B和438.7 d B,并且相应的光学带宽为258 nm和521 nm。以上三种新型PCF-SPR偏振滤波器,均可以实现良好的滤波效果,在损耗、串扰、可利用光学带宽等滤波特性方面均得到了提升,通过调节结构参数,可实现较大滤波范围,PCF-SPR偏振滤波器凭借其优秀性能,应用前景广阔。
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