一种基于磁光介质的多通道功分器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于磁光介质的多通道功分器，属于微型光电子器件领域。它的第一、二、三、四阵列分别位于介质基板的四角，第五阵列位于第一和第四阵列之间，第六阵列位于第二和第三阵列之间，第一和第五阵列之间设有第一通道，第二和第六阵列之间设有第二通道，第六和第三阵列之间设有第三通道，第四和第五阵列之间设有第四通道，第五和第六阵列之间设有间隙；第一、二、三、四阵列中为磁光子晶体，第五和六阵列中为普通光子晶体；在磁光子晶体阵列中可根据需要分别施加外磁场。本实用新型专利技术可通过改变外加磁场方向控制电磁信号在4个边界通道进行选择性传输，特定频率实现信号存储，具有传输稳定、方向可控、多通道非互易性传输的优点。

A multichannel power divider based on magneto-optical medium

The utility model discloses a multi-channel power divider based on magneto-optical medium, which belongs to the field of micro optoelectronic devices. The first, second, third and fourth arrays are respectively located at the four corners of the dielectric substrate, the fifth array is located between the first and the fourth array, the sixth array is located between the second and the third array, the first channel is arranged between the first and the fifth array, the second channel is arranged between the second and the sixth array, the third channel is arranged between the sixth and the third array, and the fourth and the fifth arrays are arranged between the fourth and the fifth arrays There are four channels with gaps between the fifth and sixth arrays; the first, second, third and fourth arrays are magnetic photonic crystals, and the fifth and sixth arrays are ordinary photonic crystals; in the magnetic photonic crystal array, external magnetic fields can be applied as required. The utility model can control the electromagnetic signal to selectively transmit in four boundary channels by changing the direction of the external magnetic field, and realize the signal storage at a specific frequency. The utility model has the advantages of stable transmission, controllable direction and multi-channel non reciprocal transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁光介质的多通道功分器
本技术属于微型光电子器件领域，具体地说，涉及一种基于磁光介质的多通道功分器。
技术介绍
光子晶体是一种由多种材料周期或非周期性组成的人工合成材料，由于其对电磁波传播优良的控制能力，引起了越来越多的人们的关注。磁光光子晶体作为一种特殊的光子晶体，当处于外加静态磁场作用下时它的磁导率或介电常数会呈现出张量形式。其磁导张量与电磁波频率有关，可通过改变外加磁场强度调节而且具有相应速度快的特点。不仅具有传统光子晶体的带隙特点，还兼具电磁张量带来的旋磁特性，导致光子禁带在狄利克点产生破缺，形成了电磁波在边界传播的单边态，打破时间反演特性，从而出现了一种磁光光子晶体的单向传播性质。这种在二维光子晶体内的单向传输电磁波模式是束缚在特定复合磁光晶体边界的传播态模式，它的产生类似于在强磁场作用下的量子霍尔效应。同时值得注意的是这种单向传播特性非常稳定，不受障碍物的影响可以稳定传输。这一现象为设计新型的非互易性光学器件提供了一种新的机制，并引起了对磁光光子晶体中电磁波单向传输越来越多的研究。近年来，基于磁光光子晶体单向传播特性研制的光学器件成为研究的热点，比如新型的光子器件、磁光环形器、可调谐单向交叉波导分配器和单向弯曲准直器。功分器全称功率分配器(Powerdivider)，是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件，在相控阵雷达和大功率器件等微波射频电路中有着广泛的应用。功分器的主要技术指标包括分配损耗、插入损耗、隔离度、输入输出驻波比、功率容限、频率范围和带内平坦度等，指标值的大小将直接影响整个微波系统的性能。随着科技的发展，现有的功分器大多不能满足结构简单、功分效率高、传输稳定的设计需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术的目的在于提供一种基于磁光光子晶体的多通道功分器，可根据实际需要选择1～4个通道信号的传输，传输非常稳定，可实现集成化。为解决上述问题，本技术采用如下的技术方案。一种基于磁光介质的多通道功分器，包括介质基板和位于介质基板上的光子晶体圆柱阵列，所述光子晶体圆柱阵列为长方形，所述光子晶体圆柱阵列包括第一阵列、第二阵列、第三阵列、第四阵列、第五阵列和第六阵列，第一阵列、第二阵列、第三阵列和第四阵列分别位于所述光子晶体圆柱阵列的四角，第五阵列位于第一阵列和第四阵列之间，第六阵列位于第二阵列和第三阵列之间，第一阵列和第五阵列之间设有第一通道，第二阵列和第六阵列之间设有第二通道，第六阵列和第三阵列之间设有第三通道，第四阵列和第五阵列之间设有第四通道，第五阵列和第六阵列之间设有间隙，所述间隙与第一通道、第二通道、第三通道、第四通道组成“工”字型；第一阵列、第二阵列、第三阵列和第四阵列中的光子晶体柱材质为磁光子晶体，第五阵列和第六阵列中的光子晶体柱材质为普通光子晶体；第一阵列、第二阵列、第三阵列和/或第四阵列中分别施加外磁场。进一步地，第一阵列分别与第二阵列、第四阵列对称，第三阵列分别与第二阵列、第四阵列对称，第五阵列与第六阵列对称。更进一步地，第一阵列、第二阵列、第三阵列和第四阵列中的磁光子晶体柱为正方晶格结构，第五阵列和第六阵列中的普通光子晶体柱为三角晶格结构，相邻磁光子晶体柱的连线与相邻普通光子晶体柱的连线的夹角为45°或135°。更进一步地，所述磁光子晶体为铁氧体钇铁石榴石；所述普通光子晶体为氧化铝。更进一步地，所述正方晶格结构的晶格常数为a，磁光子晶体柱的半径为0.11a；所述三角晶格结构的晶格常数为a，普通光子晶体柱的半径为0.106a。更进一步地，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道的宽度均为a，第五阵列与第六阵列之间的间距为2a。更进一步地，a为100nm。进一步地，所述多通道功分器设置在空气环境中。相比于现有技术，本技术的有益效果为：(1)本技术的功分器的非互易传输性质是基于磁光材料的单向边界传输特性，该特性不同于普通的单边态而是打破时间反演对称性导致的非互易性禁带中的单边态，所以传输非常稳定，不因障碍物的存在而改变单向传输特性。(2)本技术采用新型磁光介质材料和普通光子晶体结合的复合光子晶体，可以在特定频域范围内实现电磁信号的单向传输，后向散射抑制效果好，非互异性效果明显。(3)本技术可以根据铁氧体在外加磁场作用下表现出的单向传输特性可以通过人为的改变第一阵列、第二阵列、第三阵列、第四阵列四部分磁场的正负来达到可选择性多通道电磁信号的传输，可以根据实际需要进行单通道，双通道，三通道，四通道信号传输，磁响应时间短、反应灵敏，操作简单。(4)本技术的磁光材料的功分器可以在特定频段实现光信号的局域化和电磁信号的存储。(5)本技术的磁光材料的功分器属于微光电子器件，尺寸在纳米级别，但效果极佳，可实现集成化。附图说明图1为本技术的多通道功分器结构示意图；图1中：1、第一阵列；2、第二阵列；3、第三阵列；4、第四阵列；5、第五阵列；6、第六阵列；7、第一通道；8、第二通道；9、第三通道；10、第四通道；11、点源。图2为计算出的复合光子晶体能带图。图3为实施例1得到的稳态电场Ez。图4为实施例2得到的稳态电场Ez。图5为实施例3得到的稳态电场Ez。图6为实施例4得到的稳态电场Ez。图7为实施例5得到的稳态电场Ez。图8为实施例6得到的稳态电场Ez。图9为实施例7得到的稳态电场Ez。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进一步进行描述。如图1所示的一种基于磁光介质的多通道功分器，包括介质基板和位于介质基板上的光子晶体圆柱阵列，介质基板为长方形，可分为上中下三部分。上下两部分为正方晶格的铁氧体钇铁石榴石柱(YIG)，晶格常数为a＝100nm，相对介电常数为ε1＝15ε0，圆柱的半径为0.11a，分别以中央为界分成左右两部分，即第一阵列1与第二阵列2、第三阵列3与第四阵列4。介质基板的中间部分为三角晶格结构的氧化铝圆柱，晶格常数为a，圆柱的半径为0.106a，相对介电常数ε2＝10ε0。第一阵列1和第四阵列4之间为第五阵列5，第二阵列2和第三阵列3之间为第六阵列6，第五阵列5和第六阵列6之间设有间隙，为空气缺陷层。相邻铁氧体钇铁石榴石柱的连线与相邻氧化铝柱的连线的夹角为45°或135°。这样除了空气缺陷层外，在氧化铝和铁氧体钇铁石榴石的界面形成了4个可传播波的通道，分别为第一通道7、第二通道8、第三通道9和第四通道10，各通道的宽度均为a，为了能馈入电磁波，空气缺陷层的宽度设置为2a，空气缺陷层的厚度较大，主要是考虑形成较宽的波导，能够适应更多频率选择，便于导波的传播。当无磁场作用时，铁氧体的磁导率为μ0＝1，当有0.16T稳恒偏置磁场作用时，可引发强烈的旋磁的各向异性，使得磁光YIG材料的磁导率表现为张量形式：μ1＝14,μ2＝12.4。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁光介质的多通道功分器，包括介质基板和位于介质基板上的光子晶体圆柱阵列，其特征在于，所述光子晶体圆柱阵列为长方形，所述光子晶体圆柱阵列包括第一阵列、第二阵列、第三阵列、第四阵列、第五阵列和第六阵列，第一阵列、第二阵列、第三阵列和第四阵列分别位于所述光子晶体圆柱阵列的四角，第五阵列位于第一阵列和第四阵列之间，第六阵列位于第二阵列和第三阵列之间，第一阵列和第五阵列之间设有第一通道，第二阵列和第六阵列之间设有第二通道，第六阵列和第三阵列之间设有第三通道，第四阵列和第五阵列之间设有第四通道，第五阵列和第六阵列之间设有间隙，所述间隙与第一通道、第二通道、第三通道、第四通道组成“工”字型；/n第一阵列、第二阵列、第三阵列和第四阵列中的光子晶体柱材质为磁光子晶体，第五阵列和第六阵列中的光子晶体柱材质为普通光子晶体；/n第一阵列、第二阵列、第三阵列和/或第四阵列中分别施加外磁场。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁光介质的多通道功分器，包括介质基板和位于介质基板上的光子晶体圆柱阵列，其特征在于，所述光子晶体圆柱阵列为长方形，所述光子晶体圆柱阵列包括第一阵列、第二阵列、第三阵列、第四阵列、第五阵列和第六阵列，第一阵列、第二阵列、第三阵列和第四阵列分别位于所述光子晶体圆柱阵列的四角，第五阵列位于第一阵列和第四阵列之间，第六阵列位于第二阵列和第三阵列之间，第一阵列和第五阵列之间设有第一通道，第二阵列和第六阵列之间设有第二通道，第六阵列和第三阵列之间设有第三通道，第四阵列和第五阵列之间设有第四通道，第五阵列和第六阵列之间设有间隙，所述间隙与第一通道、第二通道、第三通道、第四通道组成“工”字型；
第一阵列、第二阵列、第三阵列和第四阵列中的光子晶体柱材质为磁光子晶体，第五阵列和第六阵列中的光子晶体柱材质为普通光子晶体；
第一阵列、第二阵列、第三阵列和/或第四阵列中分别施加外磁场。


2.根据权利要求1所述的基于磁光介质的多通道功分器，其特征在于，第一阵列分别与第二阵列、第四阵列对称，第三阵列分别与第二阵列、第四阵列对称，第五阵列与第六阵列对称。


3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：余观夏，张晓萌，朱剑刚，庄青，纪春，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32