一种可实现光学分形的光子晶体结构制造技术

本发明专利技术提供了一种可实现光学分形的光子晶体结构，属于光学技术领域。所述光子晶体结构的多层结构满足二元鲁丁

【技术实现步骤摘要】
一种可实现光学分形的光子晶体结构


[0001]本专利技术属于光学
，涉及一种可实现光学分形的光子晶体结构。

技术介绍

[0002]将折射率不同的电介质在空间呈周期性排列，可以构成一维、二维或三维光子晶体。光子晶体具有能带和带隙结构，该特性使得光子晶体可以对光波进行全透射和全反射。缺陷光子晶体的带隙中存在单一的缺陷模，也叫透射模。缺陷会增强光场的局域性，从而提高光波的共振。于是，缺陷模的透射率极大，而反射极小。
[0003]准周期光子晶体也具有能带结构。准周期光子晶体中存在天然的缺陷层，其有序性介于周期性光子晶体和非周期光子晶体之间，常将其用于获得缺陷模输出。另外，准周期光子晶体中缺陷模的数量和位置可以通过增大晶体的序列序号来扩展，且这些缺陷模具有自相似特性，故将这种现象叫光学分形效应，对应的共振模叫光学分形态。光学分形态可被应用于电场局域、反射增强、激光器和滤波器等。
[0004]特别地，滤波器根据幅频特性可分为带通、带阻、低通和高通四种类型。在波分复用技术中，需要对多信道进行滤波，这就要用到多通道滤波器。传统的光波分复用器是通过调控光纤光栅的空间周期的来实现对信道的滤波和分离。人造光子晶体的出现，为多通道滤波器的设计提供了新的选择。
[0005]准周期光子晶体中，存在许多的透射模，对应着一系列的光学分形态。可以将准周期光子晶体中的光学分形态应用于多通道光滤波器中，信道的数量可以通过序列的序号来扩展，信道的位置可以通过改变光波的入射角大小来灵活地调控。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种可实现光学分形的光子晶体结构，本专利技术所要解决的技术问题是涉及具有光学分形态的光子晶体结构以应用于多通道光滤波器中。
[0007]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种可实现光学分形的光子晶体结构，其特征在于，所述光子晶体结构的多层结构满足二元鲁丁
‑
夏皮诺(Rudin
‑
Shapiro：RS)序列排列规则，二元RS序列如下迭代规则：S0＝H，S1＝HH，S2＝HHHL，S3＝HHHLHHLH，
……
，S
N
＝S
N
‑1(HH
→
HHHL，HL
→
HHLH，LH
→
LLHL，LL
→
LLLH)，
……
，其中N(N＝0，1，2，3，
……
)序列的序号，S
N
表示序列的第N项，HH
→
HHHL表示将S
N
‑1中的HH替换成HHHL，HL
→
HHLH表示将S
N
‑1中的HL替换成HHLH，LH
→
LLHL表示将S
N
‑1中的LH替换成LLHL，LL
→
LLLH表示将S
N
‑1中的LL替换成LLLH；H、L分别表示折射率高、低不同的第一电介质和第二电介质；所述第一电介质和第二电介质的厚度为各自折射率对应的1/4光学波长。
[0008]进一步的，所述第一电介质为二氧化钛，所述第二电介质为二氧化硅。
[0009]进一步的，所述光子晶体结构可用于多通道光子滤波器，滤波的信道数量通过增加二元RS序列的序号来扩展，所述光子晶体结构的信道中心波长通过入射角来调控。
[0010]在数学上，二元鲁丁
‑
夏皮诺(Rudin
‑
Shapiro：RS)序列是一种准周期序列，其对应的二元RS光子晶体是一种准周期光子晶体，也叫准光子晶体。在二元RS光子晶体中，存在一系列的透射模，对应着一系列的光学分形态。可以将光学分形态应用于多通道光滤波器中，信道的数量可以通过二元RS序列的序号来控制，信道的位置可以通过光波的入射角来灵活调控。
附图说明
[0011]图1是二元RS序列光子晶体结构示意图。
[0012]图2中(a)图是N＝2时二元RS光子晶体对应的透射谱；图2中(b)图是N＝3时二元RS光子晶体对应的透射谱；图2中(c)图是N＝4时二元RS光子晶体对应的透射谱；图2中(d)图是N＝5时二元RS光子晶体对应的透射谱。
[0013]图3是N＝3时不同入射角对应的二元RS光子晶体透射谱。
[0014]图4中(a)图是图3中信道1的透射率随入射角变化关系；图4中(b)图是图3中信道1的归一化频率随入射角变化关系。
[0015]图中，H、第一电介质；L、第二电介质。
具体实施方式
[0016]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0017]数学上，二元鲁丁
‑
夏皮诺(Rudin
‑
Shapiro：RS)序列的迭代规则为：S0＝H，S1＝HH，S2＝HHHL，S3＝HHHLHHLH，
……
，S
N
＝S
N
‑1(HH
→
HHHL，HL
→
HHLH，LH
→
LLHL，LL
→
LLLH)，
……
，其中N(N＝0，1，2，3，
……
)序列的序号，S
N
表示序列的第N项，HH
→
HHHL表示将S
N
‑1中的HH替换成HHHL。在对应的RS光子晶体中，字母H、L分别表示折射率高、低不同的两种均匀电介质薄片。
[0018]图1分别给出了序号N＝0，1，2和3的二元RS光子晶体结构，其中，H为高折射率材料二氧化钛，其折射率为n
H
＝2.1；L为低折射率材料二氧化硅，其折射率为n
L
＝1.45。入射光为横磁波。H和L的厚度均为1/4光学波长，即H的厚度为d
H
＝λ0/4/n
H
＝0.1685μm(μm表示微米)，其中λ0＝1.55μm为中心波长，L的厚度为d
L
＝λ0/4/n
L
＝0.2672μm。
[0019]在准光子晶体中，存在光学分形效应。可以利用光学分形效应得到多通道滤波器，以及对滤波通道进行扩展。当横磁波垂直入射时，图2(a)给出的是N＝2的二元RS光子晶体对应的透射谱。纵坐标T表示透射率，横坐标(ω
‑
ω0)/ω
gap
表示归一化角频率，其中ω＝2πc/λ、ω0＝2πc/λ0和ω
gap
＝4ω0arcsin
│
(n
a
‑
n
b
)/(n
a
+n
b
)|2/π分别表示入射光角频率、入射光中心角频率和角频率带隙，c为真空中光速，arcsin为求反正弦函数。可以看到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现光学分形的光子晶体结构，其特征在于，所述光子晶体结构的多层结构满足二元鲁丁
‑
夏皮诺(Rudin
‑
Shapiro：RS)序列排列规则，二元RS序列如下迭代规则：S0＝H，S1＝HH，S2＝HHHL，S3＝HHHLHHLH，
……
，S
N
＝S
N
‑1(HH
→
HHHL，HL
→
HHLH，LH
→
LLHL，LL
→
LLLH)，
……
，其中N(N＝0，1，2，3，
……
)序列的序号，S
N
表示序列的第N项，HH
→
HHHL表示将S
N
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚平，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：