一种输出可调控的3制造技术

本发明专利技术提供了一种3

【技术实现步骤摘要】
一种输出可调控的3
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3光波导8通道分路器


[0001]本专利技术涉及光子晶体分路器
，特别涉及一种输出可调控的3
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3光波导8通道分路器。

技术介绍

[0002]光子晶体可以操纵和控制光子，且光子具有发热量少、能耗低等优势，这让研究人员看到了芯片发展的新大陆，随着越来越多的光器件被运用，光子集成芯片将是未来芯片的发展趋势。随着光通信信息处理容量的迅速增加，对光子集成回路中传输信道的密度和传输方向的控制提出了更高的要求。实现对光子晶体分路器进行简单有效的调控，对光子集成芯片的发展具有重大意义。
[0003]目前，对于磁性光子晶体来说，通过控制外部磁场，对两个具有单向边界模式的磁性光子晶体正向耦合将会产生单向空气波导结构，所以磁性光子晶体空气波导在光集成回路中是一种很好的波导模式，沿着波导单向传输并且对边界上的杂质缺陷免疫。
[0004]未来，光子集成回路需要对光子传输路径进行动态调控，而光子晶体分路器是光子集成领域使用最广泛的元件，目前提出的可控光子晶体分束器采取的调控方式需要改变光子晶体分束器的结构，改变结构使得调控极其困难，在实际应用中不能做到实时调控，这导致光子晶体分路器实现的功能单一。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种可调控的3
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3型光波导8通道分路器，在不改变光子晶体分路器结构的情况下，采用施加正向磁场和反向磁场的方式，实现对光子晶体分路器的通道实现光传输的调控。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007]一种输出可调控的3
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3光波导8通道分路器，包括背景材料、壳体和九个正方晶格磁性光子晶体模块，所述背景材料和九个所述正方晶格磁性光子晶体模块均设置于壳体内；
[0008]所述背景材料为空气，所述壳体为封闭结构，所述壳体由绝缘体材料制作而成，九个所述正方晶格磁性光子晶体模块按照3
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3型矩阵排列，相邻两个所述正方晶格磁性光子晶体模块之间的间距为1.5a，相邻两个所述正方晶格磁性光子晶体模块以及模块之间的空气形成空气波导模式。
[0009]优选的，所述正方晶格光子晶体模块包括四十九个磁性光子晶体圆形介质柱，四十九个所述磁性光子晶体圆形介质柱按照7
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7矩阵排列。
[0010]优选的，相邻两个所述磁性光子晶体圆形介质柱的间距为晶格常数。
[0011]优选的，所述磁性光子晶体圆柱形介质柱的材料为钇铁石榴石。
[0012]优选的，所述磁性光子晶体圆柱形介质柱的半径为0.11a，高度为4a。
[0013]优选的，所述正方晶格光子晶体模块的边长为6a，所述分路器的边长为22.5a。
[0014]优选的，a＝500nm。
[0015]优选的，在每个所述正方晶格磁性光子晶体模块中，对上半部分所述磁性光子晶体圆柱形介质柱的
‑
Z方向施加稳恒偏置磁场，并对下半部分所述磁性光子晶体圆柱形介质柱的+Z方向施加相同高斯的稳恒偏置磁场，使所述正方晶格磁性光子晶体模块产生单向边界模式的正向耦合，即使之产生单向波导传输模式。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术所述的输出可调控的3
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3型光波导8通道分路器，在进行调控时无需改变光子晶体分路器的结构，仅需调控9个模块的外加磁场方向，即能实现实时有效调控，调控方法简单，且单个光子晶体分路器的功能多样。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例的可调控的3
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3型光波导8通道分路器的结构示意图一；
[0019]图2为本专利技术实施例的可调控的3
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3型光波导8通道分路器的结构示意图二；
[0020]图3a为本专利技术的单个正方晶格光子晶体模块；
[0021]图3b为对本专利技术单个正方晶格光子晶体模块施加外界磁场条件下的能带结构图；
[0022]图4a为本专利技术相邻两个正方晶格磁性光子晶体模块以及模块之间的空气发生耦合形成空气波导，产生耦合效应图。
[0023]图4b为图4a中超晶胞(绿色长方边框)的所对应色散关系曲线能带结构图。
[0024]图5a为本专利技术实施例的可调控的3
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3型光波导8通道分路器的模拟效果图。
[0025]图5b为归一化频率为0.521(2πc/a)的电磁波在图5a模拟真实效果图，其中光由点源(黑色星星)激励。
[0026]图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f、图6g、图6h分别为改变磁场矩阵为图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f、图6g、图6h分别为改变磁场矩阵为图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f、图6g、图6h分别为改变磁场矩阵为情况下的效果图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受于下面公开的具体实施的限制。
[0028]请参阅图1，根据本专利技术实施例的一种输出可调控的3
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3型光波导8通道分路器，
包括背景材料、壳体和九个正方晶格磁性光子晶体模块。
[0029]具体地，所述背景材料和九个所述正方晶格磁性光子晶体模块均设置于壳体内，背景材料为空气，壳体为封闭结构，所述壳体由绝缘体材料制作而成。九个所述正方晶格磁性光子晶体模块按照3
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3型矩阵排列，如图1所示，模型简化图如图2所示。
[0030]正方晶格光子晶体模块包括四十九个磁性光子晶体圆形介质柱，四十九个所述磁性光子晶体圆形介质柱按照7
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7矩阵排列，相邻两个所述磁性光子晶体圆形介质柱的间距为晶格常数。圆柱形介质柱的材料为磁光材料，本专利技术选用的是工作在微波段频率下的钇铁石榴石(YIG)，磁性光子晶体圆柱形介质柱的半径为r1，r1＝0.11a，介电常数ε1＝15ε0，在没有外界磁场的情况下，磁导率为μ0，当对其施加外界磁场，且磁场方向为+Z方向，大小为1600高斯时，磁导率为张量形式，如式子其构成的晶体结构是二维正方晶格，圆柱形介质柱的高度为4a。
[0031]每个正方晶格光子晶体模块内部的圆柱形介质柱之间的距离为a，a为500nm。利用有限元法计算的YIG材料组成的单个二维正方晶格模块如图3a，对其施加外界磁场条件，施加外界磁场的YIG能带结构如图3b所示，从能带结构图可以看出，当对其施加外界磁场的条件下，原本发生简并的第二条和第三条能带(绿色标注)发生分离而产生了一个禁带，产生单向边界态。
[0032]将两个二维正方晶格模块以上下距离1.5a的耦合方式构造空气缺陷，分别在相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输出可调控的3
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3光波导8通道分路器，其特征在于，包括背景材料、壳体和九个正方晶格磁性光子晶体模块，所述背景材料和九个所述正方晶格磁性光子晶体模块均设置于壳体内；所述背景材料为空气，所述壳体为封闭结构，所述壳体由绝缘体材料制作而成，九个所述正方晶格磁性光子晶体模块按照3
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3型矩阵排列，相邻两个所述正方晶格磁性光子晶体模块之间的间距为1.5a，相邻两个所述正方晶格磁性光子晶体模块以及模块之间的空气形成空气波导模式。2.根据权利要求1所述的输出可调控的3
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3光波导8通道分路器，其特征在于，所述正方晶格光子晶体模块包括四十九个磁性光子晶体圆形介质柱，四十九个所述磁性光子晶体圆形介质柱按照7
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7矩阵排列。3.根据权利要求2所述的输出可调控的3
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3光波导8通道分路器，其特征在于，相邻两个所述磁性光子晶体圆形介质柱的间距为晶格常数。4.根据权利要求2所述的输出可调控的3
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【专利技术属性】
技术研发人员：许孝芳，牟双双，郭幸运，张浩，黄靖宇，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：