[發明專利]基于光子晶體駐波諧振的分束方法

有效

• 申請號: 201510012920.X
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104570206B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 董國艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/125;G02B27/10
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所37224
• 代理人: 王書剛

1.一種基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)選取光子晶體陣列：

選取一種光子晶體陣列，該光子晶體陣列的空間結構能夠使需要分束的入射波在所述光子晶體中傳播，且需要分束的入射波在光子晶體中的有效波長λ大于其在真空中的波長λ₀；

(2)制備光子晶體塊體：

對選取的光子晶體陣列進行切割，沿其晶格周期方向進行縱向出射界面切割，徑向入射界面和出射界面相互平行，并與縱向出射界面垂直，得到形狀為長方體的光子晶體塊體；光子晶體塊體的徑向長度為l＝(N+1/2)λ，λ為需要分束的入射波在光子晶體中的有效波長，N為0或正整數，光子晶體塊體的縱向寬度與入射波源寬度等寬；

(3)組成分束器：

將光子晶體塊體放置于金屬或光子晶體缺陷波導中，在與光子晶體塊體徑向入射界面相對的出射界面處放置一高反射鏡，二者組合成為分束器；

(4)分束過程：

需要分束的入射波沿光子晶體塊體徑向垂直入射，在高反射鏡處反射形成反射波，入射波與反射波在光子晶體中疊加形成波節固定的駐波諧振，在光子晶體縱向出射界面的波腹位置得到出射的分束光。

2.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(3)中金屬或光子晶體缺陷波導的外形根據分束光數目和相位差選擇，分束出射口選在光子晶體中駐波的波腹位置，金屬或光子晶體缺陷波導在縱向波腹位置對稱分布，以避免影響駐波諧振的穩定性。

3.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(3)中，當組成的分束器為二維分束器時，一個波腹位置對應兩束同頻率、同偏振、反向傳輸的分束光；當組成的分束器為三維空間分束器時，一個波腹位置對應上、下、左、右四束相互垂直的出射光。

4.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(4)中需要分束的入射波不能進入所述步驟(3)中的金屬和光子晶體缺陷波導壁，只能在波導腔或光子晶體缺陷中傳播。

5.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(4)中需要分束的入射波的波長位于光子晶體的導帶，即入射波能夠沿光子晶體塊體徑向傳播，并且在光子晶體塊體入射界面處，入射波與通過高反射鏡的反射波之間存在半波損，光程差為π。

6.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(4)中需要分束的入射波沿所述光子晶體塊體的徑向入射面垂直入射，與反射光束同頻率、同向偏振、反向傳播。

7.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(4)中波節固定的駐波諧振是指入射波與反射波疊加后的合成波形成駐波，兩個波節之間各點的振幅不等，但振動步調一致，振動相位相同，節間的距離為所述入射波在光子晶體中的有效波長的一半；在每個波節兩側，振動步調相反，相位差為π，整個波形并不隨時間發生空間推移；所述光子晶體塊體徑向界面處為波節。

8.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(4)分束過程后分束光的出口位于所述光子晶體塊體中駐波的波腹位置，相鄰波腹間出射光的相位差為π。

9.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(4)中分束光的出射界面為光子晶體塊體的縱向側面波腹位置，分束光開口設置必須空間對稱性，即出射時波腹位置空間全開放，禁止時波腹位置空間全閉合，以保證駐波諧振的波節位置固定。

10.根據權利要求1所述的基于光子晶體駐波諧振的分束方法，其特征是，所述步驟(4)中所述分束光的出射方向與入射波傳播方向垂直，分束光之間的相位差精確鎖定為0或π，出射的多束光相互平行，同側同向，異側反向；當駐波諧振穩定時，各分束光強度相同，分束數目越少，單束光的光強越強。