级联二阶微环谐振器实现类似盒式滤波器响应的研究，揭示了光学滤波技术中一个创新的设计方案。微环谐振器（Microring Resonators, MRRs）是光学领域重要的组件，具有体积小、集成度高、可调谐等特点，在光通信、传感和量子光学等领域有着广泛应用。本文主要讨论了通过级联多个二阶微环谐振器来实现类似盒式滤波器响应的研究成果。
盒式滤波器（Box-like filter）是指其幅频响应呈现平坦的顶部（flat-top），其关键特征在于它能够提供一个稳定的通带，在此通带内信号不会因频率的微小变化而受到显著的影响。这种滤波器特别适合于需要保持信号幅度稳定的场合。
研究者们发现，要实现平坦的滤波响应，需要精心设计各个级联阶段的结构参数，使其达到最大平坦条件。在考虑损耗的情况下，推导出最大平坦条件，并与文献中已报道的研究进行比较。研究重点介绍了这种最大平坦响应下的插入损耗、消光比、带宽和滚降率，并发现对于二阶MRR而言，带宽与滚降率的乘积是一个常数。
通过将多个二阶MRR级联起来与单级高阶滤波器（具有相同数量的环腔）进行对比，研究人员发现级联结构在插入损耗和滚降率方面性能相当，尤其对于小半径环腔的情况。这种级联结构放松了制造公差的要求，并缓解了电气布线的困难，因为每个阶段仅有两个环腔。
为了证明这一概念，研究团队在硅基绝缘体平台上制备了这种类型的光学滤波器，并实现了十个级联阶段。每个环腔都是可调的，每个阶段都是可测量的。研究人员成功获得了对应于一至五级联阶段的五个平坦顶响应。五级联阶段的滤波器响应具有约17GHz的3dB带宽，约-5dB/GHz的滚降率，以及芯片外插入损耗约-6dB。
文中还指出，波分复用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）网络因低损耗的光纤和宽带光放大器的特性，能够利用巨大的带宽。在WDM系统中，光滤波器不仅对发射机和接收机是必需的，而且在交换节点处也非常重要。光滤波器负责实现多波长通道的复用与解复用，以及对不同通道进行增益均衡和色散补偿。
在当前的光学滤波器实现方式中，主要有两种。第一种是基于平面波导技术，通过在平面波导上刻蚀不同形状的结构来实现所需的滤波特性；另一种是基于光纤技术，通过缠绕光纤或者在光纤端面上制作特定的结构来构成滤波器。本研究提出的级联二阶微环谐振器的方法，属于前一种实现方式，且特别针对了平面波导技术。
本研究发表于《光波技术杂志》（Journal of Lightwave Technology），提供了微环谐振器级联实现盒式滤波器响应的一种新思路，对于未来的光学滤波器设计和集成光子学领域的研究具有重要的参考价值。
