[發(fā)明專利]光子晶體波導(dǎo)全偏振態(tài)整數(shù)比功率分配器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210312433.1
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102830463A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽征標(biāo);金鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: G02B6/125
• 分類號: G02B6/125;G02B6/122
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微小光學(xué)功率分配領(lǐng)域,尤其涉及一種基于光子晶體技術(shù)的微小光學(xué)全偏振態(tài)整數(shù)比功率分配器。?

背景技術(shù)

光子晶體波導(dǎo)整數(shù)比功率分配器是光子晶體集成光路中不可缺少的光無源器件，是各種光電子集成元件中不可缺少的一部分。光子晶體波導(dǎo)整數(shù)比功率分配器可以理想地在輸出端按整數(shù)比例分配光能量，而且沒有明顯的反射和散射損失。盡管已有大量的光路結(jié)構(gòu)試圖解決固有折射率和波導(dǎo)特性導(dǎo)致的光能損失，但是很少能實現(xiàn)預(yù)期的效果。?

目前，大部分光子晶體整數(shù)比功率分配器都是在一種偏振態(tài)（尤其是TE偏振態(tài)）的基礎(chǔ)上設(shè)計的整數(shù)比功率分配器，有的需要添加多個介質(zhì)柱，有的是按幾何對稱進行平均分光，有的是利用長程耦合波導(dǎo)（導(dǎo)致結(jié)構(gòu)很大）。然而，無論是上面哪種形式的的光子晶體整數(shù)比功率分配器，都不能實現(xiàn)同時對TE、TM混合光的按整數(shù)比例分配。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可以同時按同比例進行功率分配的光子晶體完全禁帶光整數(shù)比功率分配器。?

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。?

本發(fā)明的光子晶體波導(dǎo)全偏振態(tài)整數(shù)比功率分配器包括一個具有完全禁帶?的光子晶體中形成的光子晶體波導(dǎo)，所述的光子晶體由背景介質(zhì)柱陣列構(gòu)成；所述的光子晶體波導(dǎo)由一個橫向波導(dǎo)和一個與該橫向波導(dǎo)垂直相接的垂直波導(dǎo)構(gòu)成；所述橫向波導(dǎo)的一端為輸入端，其另一端為輸出端；所述的垂直波導(dǎo)為另一輸出端；所述橫向波導(dǎo)的中部設(shè)置有波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱。?

所述波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱和背景介質(zhì)柱均為單軸晶體，所述波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱單軸晶體的正負性與背景介質(zhì)柱單軸晶體的正負性相反。?

所述光子晶體波導(dǎo)中的背景介質(zhì)柱單軸晶體和波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱單軸晶體的光軸分別平行于背景介質(zhì)柱的軸線和波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱的軸線。?

所述的橫向波導(dǎo)為光子晶體中移除1排或2排或3排或4排介質(zhì)柱后的結(jié)構(gòu)；所述的垂直波導(dǎo)為光子晶體中移除1列或2列或3列或4列介質(zhì)柱后的結(jié)構(gòu)。?

所述的刪除型點缺陷由橫向波導(dǎo)與垂直波導(dǎo)連接處的兩側(cè)波導(dǎo)壁各刪除一個背景介質(zhì)柱構(gòu)成。?

所述的波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱數(shù)量為1根或多根。?

所述的光子晶體波導(dǎo)為碲介質(zhì)四方晶格二維光子晶體波導(dǎo)，或蜂窩結(jié)構(gòu)二維光子晶體波導(dǎo)，或孔狀三角晶格二維光子晶體波導(dǎo)，或其它非規(guī)則形狀二維光子晶體波導(dǎo)。?

所述功率整數(shù)比為1:m或m:1，其中m為正整數(shù)。?

所述光子晶體中的波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱的軸線與波的傳播方向垂直。?

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：?

（1）實現(xiàn)了全偏振態(tài)功率整數(shù)比分配的功能；?

（2）結(jié)構(gòu)體積小，光傳輸效率高，適合大規(guī)模光路集成；?

（3）本發(fā)明在短程通過兩個點缺陷就可以完全實現(xiàn)全偏振態(tài)功率按整數(shù)比?分配的功能，便于集成而且高效；?

（4）本發(fā)明應(yīng)用光子晶體可等比例縮放的特性，通過等比例改變晶格常數(shù)的方法，可以實現(xiàn)對不同波長的光波功率分配的功能。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明光子晶體波導(dǎo)全偏振態(tài)整數(shù)比功率分配器的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖中：入射波導(dǎo)1?上端輸出波導(dǎo)2?右端輸出波導(dǎo)3?刪除型點缺陷4?波導(dǎo)缺陷介質(zhì)柱5?背景介質(zhì)柱6?

圖2是TE波入射時，兩個通道的功率分配隨折射率的變化。?

圖3是TM波入射時，兩個通道的功率分配隨折射率的變化。?

圖4是本發(fā)明在兩個輸出端功率比為1:1時，TE分量的模擬結(jié)果。其中E_y的方向為垂直于紙面向外。?

圖5是本發(fā)明在兩個輸出端功率比為1:1時，TM分量的模擬結(jié)果。其中H_y的方向為垂直于紙面向外。?

圖6是TE模式下，上、右通道的功率值隨點缺陷折射率的變化。?

圖7是TM模式下，上、右通道的功率值隨點缺陷折射率的變化。?

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。?