[發明專利]基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器

有效

• 申請號: 201811477838.4
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109491012B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 李培麗;姜宗丹
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02B6/125
• 分類號: G02B6/125;G02B6/122
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，其特征在于：在光子晶體中間橫排移除部分介質柱形成輸入波導，在輸入波導的一端引入V形的兩個波導臂，呈V形的兩個波導臂與輸入波導構成Y形，兩個波導臂的另一端形成兩平行輸出波導，輸入波導、波導臂及輸出波導形成Y型波導線缺陷；將靠近Y型中間結點的其中一個波導臂的兩側的硅介質柱替換為光控點缺陷介質柱。本發明結構簡單、體積小、靈活調節、易于集成。

技術領域

本發明涉及太赫茲器件領域，具體涉及一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器。

背景技術

太赫茲波是指頻率處于0.1到10THz(波長0.03到3mm)范圍內的電磁波。其波段包含了遠紅外波段和微波波段，THz(太赫茲)波在雷達通信、醫療成像、安全檢查、天文學、國防軍事等領域具有重大的科學價值和廣闊的應用前景。發展太赫茲通信系統，需要低損耗的THz波導結構來實現THz波的高效傳輸，同時也需要高速開關、調制器、分束器及耦合器等關鍵功能器件。太赫茲波分束器是關鍵的功率分配無源器件，影響著固態源的輸出功率。由于光子晶體具有較強光約束能力、低偏振敏感性、易于集成等優點，所以可廣泛應用于設計高效率、低損耗、高集成、靈活的分束器。

近幾年來，國內外學者對分光比可調的THz波分束器進行了大量的研究和探索，包括利用電控液晶材料折射率變化實現THz波分束器的通斷、利用光控材料的折射率變化實現通斷功能、通過溫控聚甲基丙烯酸甲酯材料的折射率及半徑變化實現分束可調的分束器、通過外加鐵氧體及等離子體材料的磁場實現THz波分束器。其中基于光子晶體的光控THz波分束器具有結構簡單、易于調節、靈活、易于集成等優勢。在現有的THz波技術方案中，大部分只能控制分束的通斷或分束調節的范圍小，難以滿足實際的需要。

非線性光學材料是一種能代替光子晶體結構中的部分普通電介質材料，這種材料具有優良的非線性光學性能和電光效應，它的透光波長范圍較寬，本征時間響應短，能夠實現快速響應，光學損傷閾值高，加工性能好等優點，可實現低損耗傳輸。利用這種三階非線性克爾效應，既可以實現低損耗輸出，也可以增加實用性。分光比可調的太赫茲波分束器是使得輸入的信號分成能量不同且可變化的輸出信號的器件。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明提供一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，解決了現有太赫茲波分束器固定分光比、可調范圍小難以滿足實際需要的問題。

為了實現上述目標，本發明采用如下技術方案：一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，其特征在于：在光子晶體中間橫排移除部分介質柱形成輸入波導，在輸入波導的一端引入V形的兩個波導臂，呈V形的兩個波導臂與輸入波導構成Y形，兩個波導臂的另一端形成兩平行輸出波導，輸入波導、波導臂及輸出波導形成Y型波導線缺陷；將靠近Y型中間結點的其中一個波導臂的兩側的硅介質柱替換為光控點缺陷介質柱。

前述的一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，其特征是：所述輸入波導輸入太赫茲波，控制施加到分束器的光強度大小，光控點缺陷介質柱的折射率發生變化，光控點缺陷介質柱和波導線缺陷形成共振耦合強度發生改變，兩輸出波導的分光比可調。

前述的一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，其特征是：所述光控點缺陷介質柱的材料為非線性光學材料。

前述的一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，其特征是：所述光控點缺陷介質柱的半徑和光子晶體的介質柱的半徑不同。

前述的一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，其特征是：所述分束器的光強度由泵浦激光器控制。

前述的一種基于光子晶體的可調諧光控太赫茲波分束器，其特征是：所述光控點缺陷介質柱的折射率n隨泵浦激光強度的變化為：

n＝n₀+Δn＝n₀+n₂I