Design and Simulation of a Narrow Passband Electro-Optical Tunable Filter with Band-pass and Band-rejection Output

Abstract

An electro-optical tunable filter comprised of two paralleled identical long-period waveguide gratings is proposed in this paper. The filter has one input port and two separate output ports, outputting band-pass and band-rejection light respectively. Using poled electro-optical polymer material to fabricate its waveguide cores enable the filter's tuning speed to approach nanosecond order. With the aid of long-period waveguide gratings, the tuning range of the filter is Λ times larger than the conventional electro-optical filters. We built up a model to design and simulate the proposed tunable optical filter. We investigate the relationship between the parameters of the long-period waveguide grating and the characteristics of the tunable filter, such as tuning range and FWHM. The simulation results show that the tunable optical filter can realize high-speed tuning in the wavelength range of 1530 nm to 1560 nm, and the FWHM width can reach 0.8 nm. Compared with the conventional optical filters, the results show that a high-speed widely tunable optical filter with narrow pass band can be achieved.

Design and Analysis of Photorefractive Long-Period Waveguide Grating Coupler

“…长 周 期 光 栅 (LPG)耦 合 器 在 光 通 信 领 域 中 有 着 非 常 重 要 的 应 用 [1][2][3] 。 根 据 所 用 材 料 的 不 同 ， LPG 耦 合 器 可 以 被 分 为 长 周 期 光 纤 光 栅(LPFG)耦 合 器 [1][2][3] 和 长 周 期 波 导 光 栅 (LPWG)耦 合 器 [4][5] 。 大 多 数 已 经 实 现 的 光 纤耦合器都是利用紫外(UV)光技术来获得光栅 [1][2] 。此外， 还有其他的技术也被用来制作 LPFG 耦合器， 如利 用 CO2 激光器写入长周期光纤光栅 [3,6] 。 然 而 ， 对 于 LPFG 来 说 ， 其 基 底 材 料 只 能 是 现 有 的 几 种 光 纤 ， 而 光 纤 的 结 构 和 材 料 又 只 有 固 定 的 几 种 类 型 ， 不 能 灵 活 选 择 。 与 之 相 比 ， 波 导 材 料 的 种 类 丰 富 且 结 构 多 样 ， 因 此 波 导 耦 合 器 的 设 计 更 具 灵 活 性 ， 更 易 实现高集成度。2005 年， Bai 和 Chiang 理论研究了由两个相同且平行的 LPWG 构成的耦合器， 并设计了基于 光 学 学 报…”

“…硅 聚 合 物 薄 膜 的 耦 合 器 件 [4] 。 2009 年 ， Zhang 等 [5] 设 计 了 基 于 聚 合 物 材 料 的 电 光(EO)可 调 谐 LPWG 耦 合 器 。 同年， Chow 等 [7][8] 在实验上实现了基于聚合物波导的耦合器。以上光栅的制作都是基于光刻、 离子刻蚀、 或者 紫 外 光 照 射 的 方 法 。 然 而 ， 聚 合 物 材 料 对 环 境 敏 感 、 稳 定 性 较 低 、 耐 化 学 腐 蚀 能 力 弱 ， 这 些 缺 点 使 其 应 用 受 到 了 限 制 。 另 外 ， 上 述 用 于 制 作 LPFG 或 LPWG 耦 合 器 的 方 法 ， 所 需 的 实 验 设 备 非 常 昂 贵 ， 制 作 过 程 相 当 复 杂且所需时间较长。 因此， 有必要找到一个简单可靠、 成本低的方法来制作 LPWG 耦合器， 且使用的材料要有很好的稳定性。 铌酸锂(LiNbO3)晶体正好可以满足上述要求， 它不仅是一种在集成光学中广泛应用的良好的基底材料， 同时 也是一种性能良好的光折变晶体 [9] 。光折变效应可被用来制作布拉格光栅滤波器 [10] 和 LPWG 滤波器 [11] 。然而，…”