滤波装置与滤波装置的制造方法

技术领域

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种滤波装置与滤波装置的制造方法。

背景技术

滤波器是用来进行波长选择的仪器，滤波器可以从众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以外的波将会被拒绝通过。例如，滤波器可以用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用等技术领域。

现有技术中，可以通过平顶滤波的方法，来对需要的波进行过滤。因此，需要一种可以设计灵活、结构简单的滤波装置，可以通过平顶滤波的方法来对波进行过滤。并且，该滤波装置可以根据不同的工作频段来进行区别性地设计。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供一种滤波装置与滤波装置的制造方法，该滤波装置至少在一定程度上设计灵活、结构简单，且可以根据不同的工作频段来进行区别性地设计。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开实施例的一个方面，提供一种滤波装置，包括：第一耦合腔结构和第二耦合腔结构；

其中，该第一耦合腔结构包括：第一光子晶体和第二光子晶体；该第二耦合腔结构包括：第一光子晶体和第三光子晶体；

该第一光子晶体包括：第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料，该第二光子晶体包括：第三厚度的第一介电材料和第四厚度的第二介电材料，该第三光子晶体包括：第五厚度的第一介电材料和第六厚度的第二介电材料；该第三厚度与第一厚度的比值为第一系数，该第四厚度与第二厚度的比值为第一系数，该第五厚度与第一厚度的比值为第二系数，该第六厚度与第二厚度的比值为第二系数。

在本公开的一些实施例中，滤波装置为该第一耦合腔结构中的第二光子晶体与该第二耦合腔结构中的第三光子晶体进行拼接得到。

在本公开的一些实施例中，第一光子晶体为该第一介电材料与该第二介电材料周期性排列得到；

该第二光子晶体、该第三光子晶体中的该第一介电材料与该第二介电材料的排列方式，均与该第一光子晶体中的排列方式相同。

在本公开的一些实施例中，第一介电材料为氟化镁，第二介电材料为三氧化二锑。

在本公开的一些实施例中，第一系数为0.55，第二系数为0.35。

根据本公开的另一个方面，提供一种滤波装置的制造方法，包括：

根据第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料，生成第一光子晶体；根据第三厚度的第一介电材料和第四厚度的第二介电材料，生成第二光子晶体，其中，该第三厚度与第一厚度的比值为第一系数，该第四厚度与第二厚度的比值为第一系数；根据第五厚度的第一介电材料和第六厚度的第二介电材料，生成第三光子晶体，其中，该第五厚度与第三厚度的比值为第二系数，该第六厚度与第四厚度的比值为第二系数；将该第一光子晶体与该第二光子晶体进行拼接，得到第一耦合腔结构，并将该第一光子晶体与该第三光子晶体进行拼接，得到第二耦合腔结构；根据该第一耦合腔结构和该第二耦合腔结构，制造滤波装置。

在本公开的一些实施例中，根据该第一耦合腔结构和该第二耦合腔结构，制造滤波装置，包括：

将该第一耦合腔结构中的第二光子晶体与该第二耦合腔结构中的第三光子晶体进行拼接，得到目标耦合腔结构；根据该目标耦合腔结构，制造该滤波装置。

在本公开的一些实施例中，根据第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料，生成第一光子晶体，包括：

将该第一厚度的第一介电材料与该第二厚度的第二介电材料进行周期性排列，得到该第一光子晶体。

在本公开的一些实施例中，该第二光子晶体、该第三光子晶体中的该第一介电材料与该第二介电材料的排列方式，均与该第一光子晶体中的排列方式相同。

在本公开的一些实施例中，该第一介电材料为氟化镁，该第二介电材料为三氧化二锑。

在本公开的一些实施例中，该第一系数为0.55，该第二系数为0.35。

根据本公开的再一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储该处理器的可执行指令；其中，该处理器配置为经由执行该可执行指令来执行上述的滤波装置的制造方法。

根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的滤波装置的制造方法。

根据本公开的另一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行本公开任一实施例中的各种可选方式中提供的滤波装置的制造方法。

本公开实施例提供的技术方案，可以通过设置不同厚度的第一介电材料与第二介电材料，得到第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体。并可以通过第一光子晶体与第二光子晶体组成第一耦合腔结构，通过第一光子晶体与第三光子晶体组成第二耦合腔结构。由于通过第一耦合腔结构与第二耦合腔结构进行组合可以形成较宽的光子禁带，因此该结构可以用于进行平顶滤波。并且，本公开可以通过设置第一介电材料与第二介电材料的厚度，来得到不同的第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体，从而适应不同场景下滤波的信号频段。因此，本公开的滤波装置设计灵活、结构简单。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开实施例中一种滤波装置的示意图；

图2示出本公开实施例中一种第一光子晶体的示意图；

图3示出本公开实施例中一种第一耦合腔结构11的示意图；

图4示出本公开实施例中一种第二耦合腔结构12的示意图；

图5示出本公开实施例中一种第一耦合腔结构11中的第二光子晶体与第二耦合腔结构12中的第三光子晶体进行拼接的示意图；

图6示出本公开实施例中一种滤波装置的制造方法的流程图；

图7示出本公开实施例中一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

为了便于理解，下面首先对本公开涉及到的几个名词进行解释如下：

光子晶体：是一种不同折射率的介质周期性排列形成的人工微结构。当电磁波在光子晶体中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，则可以形成能带结构。

光子禁带：通过对光子晶体选择不同折射率的介电材料以及设置光子晶体结构参数，可使能带结构之间出现带隙，该带隙即为光子禁带。由于能量处在光子禁带内的光子的传播将受到抑制，故而光子晶体可用于信号频率选择。

下面结合附图及实施例对本示例实施方式进行详细说明。

首先，本公开实施例中提供了一种滤波装置，该滤波装置可以如下面的实施例所述。

图1示出本公开实施例中一种滤波装置的示意图，如图1所示，该滤波装置包括：第一耦合腔结构11和第二耦合腔结构12。

其中，该第一耦合腔结构11可以包括：第一光子晶体和第二光子晶体；而该第二耦合腔结构12可以包括：第一光子晶体和第三光子晶体。

本公开实施例不对该第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体的种类进行限定。该第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体可以为任意一种具有PBG(Photonic Band-Gap，光子带隙)特性的人造周期性电介质结构。

示例性地，该第一光子晶体可以包括：第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料。该第二光子晶体可以包括：第三厚度的第一介电材料和第四厚度的第二介电材料。该第三光子晶体可以包括：第五厚度的第一介电材料和第六厚度的第二介电材料。

本公开实施例不对该第一介电材料与第二介电材料的种类进行限定，示例性地，该第一介电材料与第二介电材料可以根据该滤波装置工作所需的信号频段来进行确定。

在一些可能的实施方式中，通过确定第一介电材料与第二介电材料的介电常数，可以调整该滤波装置的信号频段。

在一种可能的实施方式中，第一介电材料可以为氟化镁，而第二介电材料可以为三氧化二锑。

需要说明的是，本公开实施例不限定该第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体的制备方法，示例性地，可以通过电泳法、诱导有序化法、自然沉降法、离心沉积法和强制有序化法等方法来制备第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体。

另外，本公开实施例中的第一厚度与第二厚度可以根据不同介电材料的性质以及应用场景来进行确定。示例性地，以第一介电材料为氟化镁，第二介电材料为三氧化二锑为例，此时，可以令第一厚度为242纳米，第二厚度为160纳米。

在一些实施例中，该第三厚度与第一厚度的比值可以为第一系数，该第四厚度与第二厚度的比值可以为第一系数，该第五厚度与第一厚度的比值可以为第二系数，该第六厚度与第二厚度的比值可以为第二系数。

需要说明的是，本公开实施例不对该第一系数与第二系数的取值进行限定，该第一系数与第二系数可以根据应用场景或经验来进行确定。

示例性地，通过设定不同的第一系数与第二系数，可以调节该滤波装置的工作带宽。在一种可能的实施方式中，该第一系数可以为0.55，并且该第二系数可以为0.35。

在一些实施例中，该第一光子晶体可以为该第一介电材料与该第二介电材料周期性排列得到；该第二光子晶体、该第三光子晶体中的该第一介电材料与该第二介电材料的排列方式，均与该第一光子晶体中的排列方式相同。

示例性地，一种第一光子晶体的示意图可以如图2所示。在图2中第一介电材料如黑色方框所示，而第二介电材料可以如白色方框所示。从而根据图2可以看出该第一光子晶体为第一介电材料与第二介电材料周期性排列得到。

在示例性实施例中，第二光子晶体与第三光子晶体的示意图均可以与第一光子晶体的示意图相似，其区别为第一介电材料与第二介电材料的厚度不同。

由于第一耦合腔结构11可以包括第一光子晶体和第二光子晶体。因此在示例性实施例中，一种可能的第一耦合腔结构11的示意图可以如图3所示。

在图3中，第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料组成了第一光子晶体。而第三厚度的第一介电材料和第四厚度的第二介电材料组成了第二光子晶体。第一光子晶体与第二光子晶体拼接，得到了第一耦合腔结构11。

同理，在一种可能的实施方式中，第二耦合腔结构12的示意图可以如图4所示。

在图4中，第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料组成了第一光子晶体。而第五厚度的第一介电材料和第六厚度的第二介电材料组成了第三光子晶体。第一光子晶体与第三光子晶体拼接，得到了第二耦合腔结构12。

在一些实施例中，该滤波装置为该第一耦合腔结构11中的第二光子晶体与该第二耦合腔结构12中的第三光子晶体进行拼接得到。

在示例性实施例中，该第一耦合腔结构11中的第二光子晶体与该第二耦合腔结构12中的第三光子晶体进行拼接的示意图可以如图5所示。

在图5中，可以令第一光子晶体为N层，第二光子晶体为M层，第三光子晶体为P层。

另外，可以设N层的厚度为单位厚度，第一系数为a，第二系数为b，其中，a、b均为大于零的有理数。因此，M层的厚度为单位厚度×a，二P层的厚度为单位厚度×b。因而该M层与P层进行拼接，即可以得到该滤波装置。

需要说明的是，由于将第一耦合腔结构11与第二耦合腔结构12相接，可以形成一个较宽的光子禁带。由于第一耦合腔结构11与第二耦合腔结构12的光子禁带频率相近并具有相似性，第一耦合腔结构11与第二耦合腔结构12形成的总光子禁带顶部较为平缓。因此，该滤波装置可用于设计平顶滤波器。

并且，对于特定的平顶滤波器的信号频段，可以通过调整第一介电材料与第二介电材料的折射率、第一介电材料与第二介电材料的厚度、以及第一系数、第二系数等来进行适应。

本公开实施例提供的滤波装置，可以通过设置不同厚度的第一介电材料与第二介电材料，得到第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体。并可以通过第一光子晶体与第二光子晶体组成第一耦合腔结构，通过第一光子晶体与第三光子晶体组成第二耦合腔结构。由于通过第一耦合腔结构与第二耦合腔结构进行组合可以形成较宽的光子禁带，因此该结构可以用于进行平顶滤波。并且，本公开可以通过设置第一介电材料与第二介电材料的厚度，来得到不同的第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体，从而适应不同场景下滤波的信号频段。因此，本公开的滤波装置设计灵活、结构简单。

图6示出本公开实施例中一种滤波装置的制造方法的流程图，该方法可以由任意具备计算处理能力的电子设备执行。

如图6所示，本公开实施例中提供的滤波装置的制造方法包括如下步骤S602至S610。

S602，根据第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料，生成第一光子晶体。

在一些实施例中，第一介电材料可以为氟化镁，该第二介电材料可以为三氧化二锑。

在一些实施例中，根据第一厚度的第一介电材料和第二厚度的第二介电材料，生成第一光子晶体，包括：将该第一厚度的第一介电材料与该第二厚度的第二介电材料进行周期性排列，得到该第一光子晶体。

S604，根据第三厚度的第一介电材料和第四厚度的第二介电材料，生成第二光子晶体，其中，该第三厚度与第一厚度的比值为第一系数，该第四厚度与第二厚度的比值为第一系数。

S606，根据第五厚度的第一介电材料和第六厚度的第二介电材料，生成第三光子晶体，其中，该第五厚度与第三厚度的比值为第二系数，该第六厚度与第四厚度的比值为第二系数。

需要说明的是，本公开实施例不对S604与S606执行的先后顺序进行限定。例如可以先执行S604后执行S606，或者可以先执行S606后执行S604，再或者可以同时执行S604与S606。

在一些实施例中，第二光子晶体、该第三光子晶体中的该第一介电材料与该第二介电材料的排列方式，均与该第一光子晶体中的排列方式相同。

在一些实施例中，第一系数可以为0.55，该第二系数可以为0.35。

S608，将该第一光子晶体与该第二光子晶体进行拼接，得到第一耦合腔结构，并将该第一光子晶体与该第三光子晶体进行拼接，得到第二耦合腔结构。

S610，根据该第一耦合腔结构和该第二耦合腔结构，制造滤波装置。

在一些实施例中，根据该第一耦合腔结构和该第二耦合腔结构，制造滤波装置，包括：将该第一耦合腔结构中的第二光子晶体与该第二耦合腔结构中的第三光子晶体进行拼接，得到该目标耦合腔结构；根据该目标耦合腔结构，制造该滤波装置。

在示例性实施例中，该目标耦合腔结构的示意图可以如图5所示。在一种可能的实施方式中，可以直接将该目标耦合腔结构作为滤波装置。或者可以通过该目标耦合腔结构来制造滤波装置，此时，本公开实施例不限定通过该目标耦合腔结构来制造滤波装置的方法。

需要说明的是，该S602至S610的实现方式，可以参见上述图1所对应的滤波装置的相关描述，此处不再赘述。

本公开实施例提供的滤波装置的制造方法，可以通过设置不同厚度的第一介电材料与第二介电材料，得到第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体。并可以通过第一光子晶体与第二光子晶体组成第一耦合腔结构，通过第一光子晶体与第三光子晶体组成第二耦合腔结构。由于通过第一耦合腔结构与第二耦合腔结构进行组合可以形成较宽的光子禁带，因此该结构可以用于进行平顶滤波。并且，本公开可以通过设置第一介电材料与第二介电材料的厚度，来得到不同的第一光子晶体、第二光子晶体以及第三光子晶体，从而适应不同场景下滤波的信号频段。因此，本公开提供的方法制造的滤波装置设计灵活、结构简单。

所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

下面参照图7来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备700。图7显示的电子设备700仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，电子设备700以通用计算设备的形式表现。电子设备700的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元710、上述至少一个存储单元720、连接不同系统组件(包括存储单元720和处理单元710)的总线730。

其中，该存储单元存储有程序代码，该程序代码可以被该处理单元710执行，使得该处理单元710执行本说明书上述“具体实施方式”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。

存储单元720可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)7201和/或高速缓存存储单元7202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)7203。

存储单元720还可以包括具有一组(至少一个)程序模块7205的程序/实用工具7204，这样的程序模块7205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线730可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备700也可以与一个或多个外部设备740(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备700交互的设备通信，和/或与使得该电子设备700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口750进行。并且，电子设备700还可以通过网络适配器760与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器760通过总线730与电子设备700的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备700使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。其上存储有能够实现本公开上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当该程序产品在终端设备上运行时，该程序代码用于使该终端设备执行本说明书上述“具体实施方式”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。

本公开中的计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

在本公开中，计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可选地，计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

在具体实施时，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，该程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围由所附的权利要求指出。