[發(fā)明專(zhuān)利]基于光子晶體T型波導(dǎo)的磁控二選一直角輸出光路開(kāi)關(guān)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610086377.2
• 申請(qǐng)日: 2016-02-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105572921B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐陽(yáng)征標(biāo);吳昌義;金鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/095
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/095;G02B6/122
• 代理公司: 深圳力拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44313
• 代理人: 龔健

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光子晶體T型波導(dǎo)的磁控二選一直角輸出光路開(kāi)關(guān)，包括一個(gè)具有TE禁帶的光子晶體T型波導(dǎo)；光路開(kāi)關(guān)還包括一個(gè)輸入端(1)、兩個(gè)輸出端(2、3)、背景硅介質(zhì)柱(4)、等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱(5)和缺陷介質(zhì)柱(6)，光路開(kāi)關(guān)還包括一個(gè)提供偏置磁場(chǎng)的電磁鐵(7)；光子晶體T型波導(dǎo)的左端為輸入端(1)，輸出端(2、3)分別位于光子晶體T型波導(dǎo)的右端、上端；光子晶體波導(dǎo)由端口(1)輸入TE光，輸出信號(hào)從端口(2)或端口(3)輸出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)體積小，便于集成而且高效，可以實(shí)現(xiàn)TE載波光信號(hào)磁控二選一選光路開(kāi)關(guān)功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁控二選一光路選通開(kāi)關(guān)，尤其涉及一種基于光子晶體技術(shù)的磁控二選一直角輸出光路選通開(kāi)關(guān)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的磁控二選一光路選通開(kāi)關(guān)應(yīng)用的是幾何光學(xué)原理，因此體積都比較大，無(wú)法用于光路集成中。磁光材料與新型光子晶體的結(jié)合導(dǎo)致提出了許多光子器件，其最主要的性質(zhì)是電磁波在偏置磁場(chǎng)下表現(xiàn)出的旋磁非互易性，使磁性光子晶體不僅具有旋光特性，還有著更大的傳輸帶寬和更高的傳播效率。以光子晶體為基礎(chǔ)的微小的器件，例如磁控二選一光路選通開(kāi)關(guān)，其光子晶體波導(dǎo)通過(guò)引入線缺陷來(lái)構(gòu)建。光開(kāi)關(guān)是光通信和光學(xué)計(jì)算的最基本部件，具有廣泛應(yīng)用價(jià)值，緊湊型光開(kāi)關(guān)是集成光路芯片的基本單元。

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，提供一種結(jié)構(gòu)體積小，高效短程便于集成的光子晶體磁控二選一光路選通開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的基于光子晶體T型波導(dǎo)的磁控二選一直角輸出光路開(kāi)關(guān)，包括一個(gè)具有TE禁帶的光子晶體T型波導(dǎo)；所述光路開(kāi)關(guān)還包括一個(gè)輸入端1、兩個(gè)輸出端2和3、背景硅介質(zhì)柱4、等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱5和缺陷介質(zhì)柱6，所述光路開(kāi)關(guān)還包括一個(gè)提供偏置磁場(chǎng)的電磁鐵(7)；所述光子晶體T型波導(dǎo)的左端為輸入端1，所述兩個(gè)輸出端2、3分別位于光子晶體T型波導(dǎo)的上端、下端；所述缺陷介質(zhì)柱6位于T型波導(dǎo)中心交叉處；所述4個(gè)等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱5分別位于T型波導(dǎo)交叉的四個(gè)拐角處；所述光子晶體波導(dǎo)由端口1輸入TE光，輸出信號(hào)從端口2或端口3輸出。

所述光路開(kāi)關(guān)進(jìn)一步包括電磁鐵線圈7、導(dǎo)線8、極性可控電流源9和電子開(kāi)關(guān)10；所述電磁鐵(7)的另一端通過(guò)導(dǎo)線(8)和極性可控電流源(9)的另一端連接；所述極性可控電流源(9)與電子開(kāi)關(guān)(10)連接。

所述光子晶體為二維正方晶格光子晶體。

所述光子晶體由高折射率介質(zhì)材料和低折射率材料組成；所述高折射率介質(zhì)材料為硅或折射率大于2的介質(zhì)；所述低折射率介質(zhì)為空氣或折射率小于1.4的介質(zhì)。

所述T型波導(dǎo)為光子晶體中移除中間一橫排和中間一豎排介質(zhì)柱后的結(jié)構(gòu)。

所述T型波導(dǎo)交叉拐角處的四個(gè)背景介質(zhì)柱4分別刪除一個(gè)角以形成等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱，該等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱5為三角柱型。

所述背景硅介質(zhì)柱4的形狀為方形。

所述正方形硅介質(zhì)柱以介質(zhì)柱軸線方向z軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)41度。

所述缺陷介質(zhì)柱6為鐵氧體方柱，其形狀為正方形，該鐵氧體方柱的磁導(dǎo)率為各向異性，且受偏置磁場(chǎng)的控制，偏置磁場(chǎng)方向沿著鐵氧體方柱的軸線方向。

所述端口2與端口3成直角布局。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)結(jié)構(gòu)體積小，開(kāi)關(guān)時(shí)間響應(yīng)快，光傳輸效率高，適合大規(guī)模光路集成；

(2)可以短程高效地實(shí)現(xiàn)TE光信號(hào)磁控二選一光路開(kāi)關(guān)，便于集成，具有極大的實(shí)用價(jià)值；

(3)應(yīng)用光子晶體可等比例縮放的特性，通過(guò)等比例改變晶格常數(shù)的方法，可以實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)磁控二選一光路選通開(kāi)關(guān)的功能；