雙帶濾波器是一種在寬譜范圍內(nèi)具有兩個通帶或阻帶的濾波器，在微波通信領(lǐng)域，雙帶濾波器常用來濾取兩個有用的微波信號并加以合成，這方面技術(shù)發(fā)展已較為成熟。直到近幾年，光學的雙帶濾波器才開始受到人們關(guān)注，結(jié)合光子集成技術(shù)，它在光調(diào)制、光開關(guān)、光信號處理與光傳感等領(lǐng)域都有良好的應用前景。目前，集成雙帶光學濾波器主要基于兩個級聯(lián)的微環(huán)諧振器實現(xiàn)，而借助于環(huán)內(nèi)光反射作用，單個微環(huán)也能得到雙帶光學濾波特性，使器件尺寸縮小一半，但其弊端是插入損耗較大。 

   （WNLO）武漢光電國家實驗室光互連及光信號處理團隊首次提出并研制出基于單個微盤諧振器的雙帶光學濾波器，利用微盤雙行波模工作特性，解決了雙帶光學濾波器的結(jié)構(gòu)緊湊、低插入損耗與高隔離度難以兼得的難題。研究結(jié)果發(fā)表在美國光學學會期刊Optics Letters（2011, Vol.36,Issue 23, pp.4494-4496）上。相關(guān)研究得到了國家自然科學基金與光電國家實驗室專項經(jīng)費的支持。 
      #p#分頁標題#e#
   他們還首次基于傳輸矩陣理論，建立了描述波導耦合雙模微盤諧振器光學響應的解析模型，并從物理上闡述了高性能雙帶濾波是由腔內(nèi)兩行波模式的共存與競爭引起的。與微環(huán)不同，微盤是一種多模諧振器結(jié)構(gòu)，要使它保持雙行波模工作，就應當有效激發(fā)兩個低階模，并強烈抑制其它高階模式。FDTD方法數(shù)值模擬證明，微盤諧振器的半徑比較小時，微盤的徑向模式階次數(shù)量只有兩個，優(yōu)化設(shè)計直波導尺寸及波導與微盤的間距，可以有效激發(fā)兩個低階模式，使它們具有相近的光學濾波特性。在SOI襯底上，采用微納加工手段制出了波導耦合的微盤諧振器，微盤半徑為3微米，波導寬度為300納米，而波導與微盤的間距為170納米（如圖1）。實驗測試表明，雙帶濾波器的光隔離度超過20dB，而插入損耗則小于2dB，實驗結(jié)果與理論模型相符（如圖2）。若利用硅中的等離子色散效應或熱光效應，這種雙帶光學濾波器還可實現(xiàn)可調(diào)節(jié)功能。 

   等離子色散效應是指載流子濃度變化導致材料折射率發(fā)生改變的現(xiàn)象，利用該機制實現(xiàn)可調(diào)節(jié)具有響應速度快、功耗低等特點。同樣是基于硅的微盤諧振器，黃慶忠博士、張新亮教授、夏金松教授、余金中教授采用載流子注入手段（如圖3），利用硅的等離子色散效應，改變了微盤中折射率分布，成功實現(xiàn)了對微盤光譜響應的有效控制，響應時間僅為2納秒，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Applied Physics B (2011,Vol.105,pp.353-361)上，此項研究同樣得到了國家自然科學基金與光電國家實驗室專項經(jīng)費的支持。 

#p#分頁標題#e#