[發(fā)明專利]圓孔式正方晶格光子晶體低折射率雙補償散射柱直角波導

有效

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• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104950384B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 歐陽征標;黃浩
• 申請（專利權(quán)）人: 歐陽征標;深圳大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/125
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發(fā)明公開了一種圓孔式正方晶格光子晶體低折射率雙補償散射柱直角波導，它由低折射率的第一介質(zhì)柱在高折射率背景介質(zhì)中按正方晶格排列而成的光子晶體，在所述光子晶體中移除一排和一列低折射率的第一介質(zhì)柱以形成直角波導；在所述直角波導的兩個拐彎處分別設置低折射率的第二、三介質(zhì)柱；所述第二、三介質(zhì)柱為補償散射柱；所述第二、三補償散射柱為低折射率柱或者空氣孔；所述第一介質(zhì)柱為低折射率圓形柱或者空氣孔。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有極低的反射率和非常高的傳輸率，便于大規(guī)模光路集成，這為光子晶體的應用提供了更廣闊的空間。

技術領域

本發(fā)明涉及光子晶體拐彎波導，尤其是圓孔式低折射率介質(zhì)柱和高折射率背景介質(zhì)正方晶格光子晶體低折射率雙補償散射柱直角波導。

背景技術

1987年，美國Bell實驗室的E.Yablonovitch在討論如何抑制自發(fā)輻射和Princeton大學的S.John在討論光子區(qū)域各自獨立地提出了光子晶體(PC)的概念。光子晶體是一種介電材料在空間中呈周期性排列的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，通常由兩種或兩種以上具有不同介電常數(shù)材料構(gòu)成的人工晶體。光子晶體對光的傳播具有較強、靈活的控制能力，不僅對直線式傳導，而且對銳利的直角，其傳導的效率也很高。如果在PC結(jié)構(gòu)中引入一個線缺陷，創(chuàng)建一個導光的通道，稱為光子晶體光波導(PCW)。這種波導即使在90°的轉(zhuǎn)角處也只有很小的損失。與基本的全內(nèi)反射的傳統(tǒng)光波導完全不同，它主要利用缺陷態(tài)的導波效應，缺陷的引入在光子帶隙(PBG)中形成新的光子態(tài)，而在缺陷態(tài)周圍的光子態(tài)密度為零。因此，光子晶體光波導利用缺陷模式實現(xiàn)光傳輸不會產(chǎn)生模式泄漏，光子晶體光波導是構(gòu)成光子集成光路的基本器件，光子晶體拐彎波導可以提高光路集成度，與之相關的研究對于集成光路的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種具有極低的反射率和非常高的傳輸率的圓孔式正方晶格光子晶體高折射率雙補償散射柱直角波導。

本發(fā)明是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的。

本發(fā)明的圓孔式正方晶格光子晶體低折射率雙補償散射柱直角波導由低折射率的第一介質(zhì)柱在高折射率背景介質(zhì)中按正方晶格排列而成的光子晶體，在所述光子晶體中移除一排和一列低折射率的第一介質(zhì)柱以形成直角波導；在所述直角波導的兩個拐彎處分別設置低折射率的第二、三介質(zhì)柱；所述第二、三介質(zhì)柱為補償散射柱；所述第二、三補償散射柱為低折射率柱或空氣柱；所述第一介質(zhì)柱為低折射率圓形柱或空氣孔。

所述第二、三介質(zhì)柱為半圓形低折射率柱或者空氣孔、弓形低折射率柱或者空氣孔、圓形低折射率柱或者空氣孔、三角形低折射率柱或者空氣孔、多邊形低折射率柱或者空氣孔、或橫截面輪廓線為圓滑封閉曲線的低折射率柱或者空氣孔。

所述第二、三介質(zhì)柱分別為半圓形低折射率柱或者空氣孔。

所述高折射率背景介質(zhì)的材料為折射率大于2的介質(zhì)。

所述高折射率背景介質(zhì)的材料為硅、砷化鎵或者二氧化鈦。

所述高折射率背景介質(zhì)的材料為硅，其折射率為3.4。

所述低折射率的第一介質(zhì)柱為折射率小于1.6的介質(zhì)。

所述低折射率的第一介質(zhì)柱為空氣、真空、氟化鎂或者二氧化硅。

所述低折射率的第一介質(zhì)柱為空氣。

所述直角波導為TE工作模式波導。

所述直角波導結(jié)構(gòu)的面積大于或等于7a×7a，其中a為光子晶體的晶格常數(shù)。

本發(fā)明的光子晶體光波導器件能廣泛應用于各種光子集成器件中。它與現(xiàn)有技術相比，有如下積極效果。

1.本發(fā)明的圓孔式正方晶格光子晶體低折射率雙補償散柱直角波導有極低的反射率和非常高的傳輸率，這為光子晶體的應用提供了更廣闊的空間。