[發明專利]基于光子晶體波導的十字型環行器

有效

• 申請號: 201410363260.5
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104101948B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 歐陽征標;金鑫;林密;王瓊;文國華
• 申請（專利權）人: 歐陽征標;深圳大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 胡吉科

1.一種基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：其包括一個四個端口的十字交叉的光子晶體波導；所述的十字交叉光子晶體波導中心放置一個方形磁光介質桿；所述位于交叉波導中心的四個拐角處，分別設置四個方形介質桿切角成為直角邊與背景方形介質桿邊長相同的等腰直角三角形以形成拐角介質桿；所述拐角介質桿與其對應格點位置的左邊重合或不重合；所述環行器的插入損耗為0.02dB～1dB，其隔離端與輸入端的隔離度大于14dB。

2.按照權利要求1所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述光子晶體由高折射率介質桿在低折射率介質背景周期排列而成，或由低折射率介質桿在高折射率介質背景中周期排列而成。

3.按照權利要求2所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述高折射率介質材料為硅、砷化鎵、二氧化鈦、氮化硅或折射率大于2的介質，低折射率介質材料為空氣、真空、二氧化硅、冰晶石、橄欖油或折射率小于1.6的介質。

4.按照權利要求1所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述光子晶體波導的任意輸入端輸入的波沿順時針或逆時針環行到相鄰的與輸入端波導90度正交的輸出波導端口，波的環行方向隨外加磁場的方向而改變。

5.按照權利要求1所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述磁光介質桿為鐵氧體材料。

6.按照權利要求1或5所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述磁光介質桿的橫截面為方形、矩形、圓形、橢圓形、環行、五邊形、六邊形、任意多邊形、任意閉合曲線。

7.按照權利要求1所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述四個拐角介質桿的橫截面為三角形、半圓形、半橢圓形、半多邊形、或由一直邊和曲線形成的閉合圖形。

8.按照權利要求1所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述光子晶體十字交叉波導的背景介質柱的橫截面為三角形、圓形、半圓形、橢圓型、半橢圓形、多邊形、或閉合曲線。

9.按照權利要求3所述的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器，其特征在于：所述高折射率介質材料為硅，所述低折射率介質材料為空氣，所述光子晶體由硅在空氣背景周期排列而成，所述光子晶體中的硅介質柱半徑為0.3a，歸一化頻率為0.4121、分離因子為0.7792、磁光介質柱邊長為0.2817a、拐角介質柱中心距為1.2997a，所述環行器的插入損耗為0.02dB，其中a為光子晶體的晶格常數，分離因子為磁光介質的磁導率張量的第1行第2個量的絕對值與第1行第1個元素的值比值，歸一化頻率為ωa/2πc，ω為圓頻率，c為真空中光速；

所述高折射率介質材料為硅，所述低折射率介質材料為空氣，所述光子晶體由硅在空氣背景周期排列而成，所述光子晶體中的硅介質柱半徑為0.3006a～0.3045a，歸一化頻率為(0.4103～0.4138)、分離因子為(0.7712～0.7906)、磁光介質柱邊長為(0.2801a～0.2815a)、拐角介質柱中心距為(1.3224a～1.3365a)或(1.2807a～1.3122a)，所述環行器的插入損耗小于0.05dB；

所述高折射率介質材料為硅，所述低折射率介質材料為空氣，所述光子晶體由硅在空氣背景周期排列而成，所述光子晶體中的硅介質柱半徑為0.28a～0.3344a，歸一化頻率為(0.4073～0.4160)、分離因子為(0.7634～0.8056)、磁光介質柱邊長為(0.2745a～0.2863a)、拐角介質柱中心距為(1.2488a～1.3852a)，所述環行器的插入損耗小于0.2dB；

所述高折射率介質材料為硅，所述低折射率介質材料為空氣，所述光子晶體由硅在空氣背景周期排列而成，所述光子晶體中的硅介質柱半徑為0.2693a～0.3671a，歸一化頻率為(0.4043～0.4192)、分離因子為(0.7558～0.8208)、磁光介質柱邊長為(0.2686a～0.2885a)、拐角介質柱中心距為(1.2304a～1.4764a)，所述環行器的插入損耗小于0.5dB；

所述高折射率介質材料為硅，所述低折射率介質材料為空氣，所述光子晶體由硅在空氣背景周期排列而成，所述光子晶體中的硅介質柱半徑為0.2642a～0.3818a，歸一化頻率為(0.4016～0.4235)、分離因子為(0.7473～0.8316)、磁光介質柱邊長為(0.2639a～0.2922a)、拐角介質柱中心距為(1.2162a～1.6971a)，所述環行器的插入損耗小于1dB。