基于二维正方晶格光子晶体与十二重Stamfli型光子准晶提出了单环形腔上下载滤波器及双环形腔串联上下载滤波器.分析并对比了两种上下载滤波器的传输效率随光子准晶介质柱半径及折射率大小的变化规律, 且对比了两种上下载滤波器的品质因数随环形腔中心介质柱半径及折射率大小的变化规律.结果表明, 双环形腔串联复合型上下载滤波器的性能优于单环形腔复合型上下载滤波器.研究结果将为设计及制备优良上下载滤波器件提供一定指导作用.

提出并成功演示了一种微纳光纤环与侧边抛磨光纤直接耦合的上下载滤波器。实验结果表明这种滤波器件不仅能实现两种光纤系统的互连耦合，并且能实现两系统间的上下载滤波功能。下载输出端消光比最大可达7.5 dB，上载输出端消光比最大可达4.8 dB。此外，通过进一步实验及数值仿真研究了不同环直径对两种光纤系统耦合的影响。实验和数值模拟研究结果都表明在微纳光纤直径为6 μm的情况下，当微纳光纤环直径为580 μm时，微纳光纤环与侧边抛磨光纤的耦合达到最大，同时此耦合对环Q值与精细度的影响也达到最小。这种上下载滤波器不需额外设计微纳光纤与标准光纤耦合的光学器件，为微纳光纤系统与现有的光纤系统的互连提供了一种更简洁有效的解决方案。

设计了基于二维正方晶格光子晶体微环的插分滤波器的基本结构,对其进行了时域耦合模理论分析,得到了输出端口的归一化透射率表达式。利用时域有限差分法对滤波器进行数值仿真,仿真结果与时域耦合模理论分析结果一致。结果显示,经过合理的参数调节,滤波器的传输效率可达到98%。这一分析方法同样可以适用于其他光子晶体结构。

提出一种基于内全反射微环和光子晶体带隙相结合的混合结构空气孔型二维三角晶格光子晶体光分插滤波器，通过压缩及移位围绕线缺陷波导的上下两排光子晶体阵列，实现空气孔型线缺陷波导单模的有效调控，进而影响信道的下路效率，并且利用二维时域有限差分法系统分析不同波导宽度以及不同移位量δ时滤波器的下路效率。模拟计算表明，当波导宽度为0.83晶格常数，耦合强度为0个晶格常数，移位量为0.5个晶格常数，信道波长为1464 nm时，下路效率为-0.11 dB，品质因子Q为1100；当波导宽度为0.83晶格常数，耦合强度为1个晶格常数，移位量为0个晶格常数时，下路效率为-0.89 dB，品质因子Q为2100。

通过使用正方格介质柱二维光子晶体设计了带有环形谐振器的一种插分滤波器ADF(add-drop filter)结构，该结构具有1个输入端口和2个输出端口，采用时域有限差分法研究了带有1个环形谐振器和2个环形谐振器的ADF结构传输性能。结果表明：该ADF结构在第三通信窗口具有优良的滤波作用，能够根据需要将电磁波信号沿着波导向前后上下4个方向传输，ADF结构还具有可调性开关波长、宽频带、高传输率等特点，在光子晶体集成化、光器件制作等方面具有潜在价值。

从麦克斯韦方程出发，推导了长周期光栅耦合器在折射率、增益、损耗复合调制下完整的耦合理论模型。在此基础上，详细分析了该复合调制长周期光栅耦合器直通与交叉臂间的功率耦合和多波长滤波特性。结果表明，当增益/损耗调制与折射率调制作用相等时，复合调制长周期光栅耦合器具有单向非互易的功率耦合特性，而且随着多波长复用信号输入光纤和输入方向的不同，具有不同的上下话路滤波特性。在增益调制作用下，满足相位匹配条件的信号不仅可有效地耦合到交叉臂下话路输出，还能得到明显的放大；但当损耗调制时，直通与交叉臂中的信号功率均保持各自的初值，而且不再具备波长选择滤波能力。

全光纤上下话路滤波器是光纤通信系统中的重要器件。光纤布拉格辅助失配耦合器型上下话路滤波器是非干涉型的,易于制作,并且稳定。采用波长为248 nm的紫外光在由标准单模光纤和自制的高掺锗光敏光纤熔融拉锥制作的2×2光纤耦合器上写入光纤光栅,实现了全光纤多端口上下话路滤波器。实验中获得了最大反射率约为20 dB,带宽约为2 nm的上下话路滤波器。实验分析表明在耦合器耦合区的均匀部分写入一定长度的啁啾布拉格光栅,或在耦合区的不均匀部分写入一定长度的均匀布拉格光栅,均可获得峰值反射率较高和带宽较大的光纤布拉格辅助失配耦合器型上下话路滤波器。

利用两布拉格光栅反射作用的联合效应形成的双光栅耦合器,具有结构紧凑、滤波效率显著加强的优点。通过详细分析光栅写入特性对器件性能的影响,指出优化光栅在耦合区中的位置,不仅可以使得满足布拉格匹配条件的信号最大效率地下话路输出,还能有效消除背向回波干扰。在此基础上,调节光栅写入长度和紫外折射率调制强度,设计制作出一种结构平衡、上下话路滤波响应同时改善的新型双光栅耦合器。并且在实验中发现,耦合区的非均匀是造成下话路响应平坦性恶化的主要因素,为改进熔融拉锥工艺、进一步提高双光栅耦合器的滤波性能提供了依据。