[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

技術領域

本發明涉及四端口十字型環行器領域,尤其涉及一種基于光子晶體技術的十字型環行器。

背景技術

自從電磁學誕生以來，環行器以它獨特的功能被廣泛使用。環行器根據不同的用途可以應用于不同波段與器件。如當做隔離器使用時，可以通過屏蔽來自輸出端的信號而使信號只能在一個方向上傳播；而在雷達技術中，環行器可以將信號從發射器環行到天線、再從天線環行到接收器，而實現雙工器的功能；在反射放大器中，環行器作為非互易器件可以將放大的輸出信號與輸入端分離。

近年來，隨著光子晶體理論的提出，光子晶體波導被認為是可以高效傳輸電磁波的一種媒質。因此，光子晶體波導理論為探索高效率的微波集成電路和集成光路開拓了新的領域。在集成大量組件的微波器件和集成光路中，各個組件之間不可避免的會產生各種回波干擾而影響整個系統的功能。因此，將這些干擾最小化將是優化整個系統的首要任務。基于鐵氧體材質的光子晶體波導環行器是一種非互易器件，它可以使波沿單一方向傳播，而反向傳播的波將被導入到另一波導。盡管目前已經設計出來的基于光子晶體波導的環行器相對于傳統的磁光環行器來說，體積小了許多而且具有更好的性能，然而大部分設計都使用了多根磁光介質柱或耦合介質柱，并且與波前直接作用，因而結構還是相對復雜并且帶寬相對較窄。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

本發明的基于光子晶體波導的超高效緊湊十字型環行器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。

所述光子晶體由高折射率介質桿在低折射率介質背景中周期排列而成，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。

所述高折射率介質材料為硅、砷化鎵、二氧化鈦、氮化硅等折射率大于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。

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，電磁波的環行方向隨外加磁場的方向而改變。

所述磁光介質桿為鐵氧體材料。

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。

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。

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。