一种基于磁光光子晶体波导的可操纵慢光彩虹的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于磁光光子晶体波导的可操纵慢光彩虹的方法，通过对磁光光子晶体波导结构进行参数设计，使波导通道两侧边界能够同时激发沿相反方向传输的拓扑光子态，利用拓扑光子态间的强相互作用，得到能够激发慢光态的平型能带结构。在梯度磁场下，可以使入射脉冲的不同频率分量能够在不同的单元区域被捕获，从而在空间上形成具有高分辨率的慢光彩虹分布。进一步通过调节局部磁场强度，能够实现对慢光态的释放。本发明专利技术中所运用的是两个沿相反方向传输的单向拓扑光子态之间的强耦合效应，这是一种全新的慢光机理，解决了现有的慢光系统中低群速度与窄带宽之间、低群速度与低群速度色散之间的矛盾。

A method of manipulating slow light rainbow based on magneto-optical photonic crystal waveguide

The invention discloses a method for manipulating a slow light rainbow based on a magneto-optical photonic crystal waveguide. Through the parameter design of the structure of the magneto-optical photonic crystal waveguide, the two sides of the waveguide channel can simultaneously excite the topological photon state transmitted in the opposite direction, and by using the strong interaction between the topological photon states, a flat energy band structure can excite the slow light state is obtained. Under the gradient magnetic field, different frequency components of the incident pulse can be captured in different cell areas, thus forming a high-resolution slow light rainbow distribution in space. Furthermore, the slow light state can be released by adjusting the local magnetic field intensity. The invention uses the strong coupling effect between two unidirectional topological photon states transmitted in the opposite direction, which is a new slow light mechanism, and solves the contradiction between low group speed and narrow bandwidth, low group speed and low group speed dispersion in the existing slow light system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁光光子晶体波导的可操纵慢光彩虹的方法
本专利技术属于微波光学、拓扑光子学、慢光
，特别涉及一种基于磁光光子晶体波导的可操纵慢光彩虹的方法。
技术介绍
慢光，顾名思义指的是光脉冲在介质内传输时，由于光与介质间的相互作用，光脉冲在介质内部的群速度低于其在真空中的群速度。通过将光速减慢至极低水平，能够极大地提高对光传输的操纵性以及增强光与物质之间的相互作用，从而导致新颖的物理研究。这些研究将激发新型光子器件的研究和设计，例如光延时器、光缓冲器、光存储器等解决未来全光通信系统中光路采集、存储、转换和显示的核心器件。由于这些新型慢光器件在光通信领域具有非常广阔的应用前景，使得慢光研究越来越受到人们的青睐。慢光研究最初是在超低温的超冷原子系统中利用电磁感应透明技术实现的。由于这种慢光技术的实验条件非常苛刻，难以在室温环境中实现，且对装置设备的要求也非常高，耗资巨大，实际应用价值不大。科学家们便开始探索在室温条件下实现慢光的方法，逐步发展了相干布居振荡、受激布里渊散射和光子晶体波导等几种更具实用价值的慢光技术。后来人们发现，脉冲在具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁光光子晶体波导的可操纵慢光彩虹的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n第一步：以空气为背景，利用磁光材料钇铁石榴石铁氧体作为介质柱构建正方晶格磁光光子晶体结构，正方晶格磁光光子晶体结构的晶格常数为

【技术特征摘要】
1.一种基于磁光光子晶体波导的可操纵慢光彩虹的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步：以空气为背景，利用磁光材料钇铁石榴石铁氧体作为介质柱构建正方晶格磁光光子晶体结构，正方晶格磁光光子晶体结构的晶格常数为a；进一步将磁光光子晶体一分为二，并分别向两侧移动0.25a来构建具有波导宽度为0.5a的直线缺陷磁光光子晶体波导结构；在外加磁场的作用下，波导两侧边界将分别产生沿相反方向传输的拓扑光子态，由于沿反向传输的拓扑光子态间的强相互作用，能够产生具有平型色散结构的耦合能带，进而激发具有缓慢传输速度的慢光态；当与慢光态相对应的频率的电磁波在波导内传输时，受拓扑光子态间的强反向耦合效应的作用，电磁波能量能够被捕获在波导内；
第二步：连续调节外加磁场强度，分别计算不同外加磁场强度时的能带结构，可以得到多条具有平型色散结构的耦合能带，从而可以获得在不同外加磁场强度下的慢光态频率，并绘制其关系图；根据该关系图，确定可实现可调慢光态的频率范围，在该频率范围中选择三个频率，确定选择的三个频率对应的磁场强度；构建波导长度为35a的直线缺陷磁光光子晶体波导结构，划分为5个区域，每个区域的长度为7a，并编号为1-5；区域2、区域3和区域4的外加磁场强度与选择的三个频率对应的磁场强度相同；
第三步：将含有上述三种频率的脉冲信号从左侧磁光光子晶体波导入射，由于外加梯度磁场强度从左到右逐渐升高，促使脉冲信号内的三个频率分量由低到高逐个被捕获在区域2、区域3和区域4，从而实现慢光彩虹分布；
第四步：通过减小局部区域的外加磁场强度，外加磁场强度的减小量应小于两相邻区域间的外加磁场强度之差，能够对该区域的电磁波能量进行释放，进而实现可操纵的慢光彩虹分布。


2.根据权利要求1所述的一种基于磁光光子晶体波导的可操纵慢光彩虹的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁文耀，陈剑锋，李志远，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44