基于MIM波导环形耦合共振腔的光学滤波器研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着光通信、光传感和光信息处理等领域的快速发展，对光学滤波器的性能要求日益提高，例如高消光比、窄带宽、可调谐性和小型化等。

传统的基于光纤或介质薄膜的光学滤波器，由于体积较大、集成度低等限制，难以满足未来光子集成和微纳光学的发展需求。

因此，探索新型结构、优异性能的光学滤波器具有重要的科学意义和应用价值。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，mim波导结构和环形耦合共振腔作为两种重要的微纳光学元件，在光学滤波领域得到了广泛的研究和应用。

国内外学者在基于mim波导结构和环形耦合共振腔的光学滤波器方面取得了一系列的研究成果。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题研究的主要内容如下：1.mim波导和环形耦合共振腔的理论基础：-研究mim波导的传输特性，包括色散关系、模式特性、传输损耗等。

-分析环形耦合共振腔的谐振条件、耦合机理、品质因子等。

2.mim波导环形耦合共振腔滤波器的设计：-基于耦合模理论，设计满足特定滤波性能（中心波长、带宽、消光比等）的滤波器结构。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.理论分析阶段：-深入研究mim波导和环形耦合共振腔的基本理论，包括其传输特性、谐振条件、耦合机理等。

-基于麦克斯韦方程组和相关边界条件，推导mim波导和环形耦合共振腔的模式方程，并求解其特征解。

-分析不同结构参数对mim波导和环形耦合共振腔光学特性的影响，为后续的仿真设计提供理论指导。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.结构设计方面：-提出一种新型的mim波导环形耦合共振腔光学滤波器结构，将mim波导结构与环形耦合共振腔相结合，实现高消光比、窄带宽的滤波特性。

-通过优化结构参数，例如环形谐振腔的半径、耦合距离、mim波导的宽度等，实现对滤波器中心波长、带宽、消光比等性能的灵活调控。

2.性能优化方面：-利用有限元分析软件对设计的滤波器结构进行仿真优化，系统地研究不同结构参数对滤波器性能的影响规律。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 刘彬,王怀磊,张宁,等.基于mim型表面等离子体波导的窄带完美吸收器[j].光子学报,2018,47(10):187-193.

[2] 张宇,王兴,周强,等.基于mim波导与矩形腔耦合结构的折射率传感器[j].光学学报,2019,39(10):170-177.

[3] 李文静,王兴,周强,等.基于mim波导结构的四通道等离子体完美吸收器[j].光子学报,2021,50(04):120-127.