Узкополосный оптический фильтр на основе гофрированного одномерного фотонного кристалла

(в электронном виде)

Узкополосный оптический фильтр на основе гофрированного одномерного фотонного кристалла
Источник: Кв.электроника, т.32, №6, стр.531-534 (2002)
Авторы: Б.А. Усиевич, В.А. Сычугов

Предложен и исследован узкополосный оптический фильтр на основе многослойного диэлектрического зеркала, нанесенного на гофрированную подложку. Показано, что путем оптимизации толщины слоев зеркала и глубины гофра можно получить фильтр с шириной полосы пропускания, на два порядка меньшей, чем у стандартного плоского фильтра с полуволновым слоем, обрамленным диэлектрическими многослойными зеркалами с тем же числом слоев, что и у предлагаемого фильтра. Показано также, что диапазон угловой перестройки длины волны, на которой достигается максимальное пропускание, определяется требованиями к величине потерь в этом фильтре. В частности, при допустимых потерях 0.8% область перестройки длины волны может достигать 20 нм при ширине линии пропускания фильтра 0.08 нм.

(плоское многослойное диэлектрическое зеркало можно считать одномерным фотонным кристаллом).

Рассматривали такую структуру:
- гофрированная подложка ns=1.15
- многослойная структура из чередующихся слоев четвертьволновой толщины с показателями n1=1.46 и n2=2.005 (ее используют в виде зеркала обычно)
- воздух

В итоге система обладает двумя свойствами: хорошим отражением вне резонанса и нулевым отражением в резонансе.

Для расчетов дифракции света на многослойной структуре использовался точный С-метод [JOSA,v.72,p.839(1982)]
При анализе ограничились 7ю парами слоев и занимались подбором характеристик так, чтобы получить узкий провал до 0.
Правда, при этом пришлось уйти от четвертьволновых толщин, а это сложнее в реализации, т.к. толщины всех слоев оказались разными. Для оптимизации использовался метод Дэвидона-Флетчера-Пауэлла.