[發明專利]一種復合結構光子晶體波分復用器件及其使用方法

有效

• 申請號: 201811539620.7
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111323874B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 李炎;李利娟;李康
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/122
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

1.一種復合結構光子晶體波分復用器件，其特征在于，包括斜方晶格的二維光子晶體結構和正方晶格的二維倫伯透鏡；

二維光子晶體由硅介質柱構成，硅介質柱以斜方晶格排列，硅介質柱均勻分布；二維光子晶體一側連接二維倫伯透鏡，二維倫伯透鏡由正方晶格結構光子晶體構成；

a₃是二維倫伯透鏡的正方晶格結構光子晶體的晶格常數，a₃＝410nm，二維倫伯透鏡正方晶格硅介質柱的半徑r₂根據二維倫伯透鏡折射率關系變化；

半徑r₂與二維倫伯透鏡折射率的變化關系如下：

二維倫伯透鏡的折射率變化公式為(I)

其中，r_d表示二維倫伯透鏡內按正方晶格排列的每一介質柱距透鏡中心的距離，R是二維倫伯透鏡的半徑，n為二維倫伯透鏡的折射率；

二維倫伯透鏡折射率和硅介質柱半徑r₂之間關系如公式(Ⅱ)

其中，ε＝n²，

ε是二維倫伯透鏡的介電常數，f是二維倫伯透鏡正方晶格介質柱的填充比，ε_air是背景空氣的介電常數，ε_si是二維倫伯透鏡正方晶格介質柱的介電常數，S是單個晶格區域的面積；

半徑r₂隨二維倫伯透鏡折射率n的變化關系如公式(III)

2.根據權利要求1所述的復合結構光子晶體波分復用器件，其特征在于，a₁，a₂是斜方晶格的晶格常數，a₁＝a₂＝510nm，晶格角度為75°。

3.根據權利要求2所述的復合結構光子晶體波分復用器件，其特征在于，硅介質柱的半徑r₁＝0.4*a₁＝204nm。

4.根據權利要求1所述的復合結構光子晶體波分復用器件，其特征在于，二維倫伯透鏡的半徑R＝24um。

5.一種利用權利要求1-4所述的任意一項權利要求所述的復合結構光子晶體波分復用器件的使用方法，包括步驟如下，使用時，波長范圍為1500nm-1600nm，束腰為4um的高斯光束以14°的入射角從斜方晶格側入射到該器件，在此過程中光束的聚焦點在二維倫伯透鏡表面，不同波長的光束聚焦在倫伯透鏡表面的不同位置。

6.根據權利要求5所述的使用方法，其特征在于，由于不同波長的光束聚焦點位置不同，利用探測器對二維倫伯透鏡表面的光束聚焦點位置進行探測，器件的特性通過時域有限差分法分析聚焦效果。