一种基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法及系统。该方法包括：获取经过拓扑优化后的三种光子晶体原胞，光子晶体原胞包括PC1原胞、PC3原胞和PC4原胞；将三种光子晶体原胞两两组合，得到不同的超胞；确定各超胞的边界态及传输效率；在PC3原胞和PC4原胞交界处设计四个带有方向性的点源，验证由三种光子晶体原胞构成的结构是否能够产生单向传播、边界态和波分复用的复合效果，得到波分复用器；破坏各超胞的结构，确定波分复用器的整体效果不受影响。本发明专利技术能够实现有效产生单向传播、边界态和波分复用的复合效果的波分复用器设计。计。计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及波分复用器设计
，特别是涉及一种基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法及系统。

技术介绍

[0002]最近对光子系统中谷自由度的探索丰富了光的拓扑相位，并带来了边缘态在急弯周围的稳健输运。谷霍尔系统中的两个带隙因同时扩大工作带宽引起了研究人员的注意，能带带隙越宽，系统的稳定性能越好。良好性能的波分复用器可以以应用在很多领域，波分复用器是实现光通信系统中多个信号并行传输的关键部件，它对于实现高容量通信和传感系统至关重要。波分复用器作为光通信系统中的重要组件，具有实现多路信号同时传输的功能，广泛应用于高速光纤通信系统。在电磁波传输用途中，通过调整传输电磁波的频率，可以人为控制电磁波的传输路径。然而，以往的研究中，传统光子晶体波导单向传输能力较差；当传统波导结构受损时，电磁波传输效率极低，甚至出现传播阻断现象；电磁波在遇到转角处或者小的障碍时，会发生严重的损耗，导致其传播效率较低。在拓扑光子学上，通过拓扑优化来调整器件的结构，使其禁带变宽，或者实现某些新奇的特性，这一直是现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法，其特征在于，包括：获取经过拓扑优化后的三种光子晶体原胞，所述光子晶体原胞包括PC1原胞、PC3原胞和PC4原胞；将三种所述光子晶体原胞两两组合，得到不同的超胞；确定各所述超胞的边界态及传输效率；在所述PC3原胞和PC4原胞交界处设计四个带有方向性的点源，验证由三种光子晶体原胞构成的结构是否能够产生单向传播、边界态和波分复用的复合效果，得到波分复用器；破坏各所述超胞的结构，确定所述波分复用器的整体效果不受影响。2.根据权利要求1所述的基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法，其特征在于，所述PC3原胞和PC4原胞在高频和低频带隙附近都具有相反的拓扑相；所述PC1原胞和PC3原胞在低频带隙附近具有相反的拓扑相，在高频带隙附近具有相同的拓扑相；所述PC1原胞和PC4原胞在低频带隙附近具有相同的拓扑相，在高频带隙附近具有相反的拓扑相。3.根据权利要求2所述的基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法，其特征在于，所述超胞是对原胞在一个方向上进行组合，并在各原胞两侧边界加上周期边界条件，形成一种新的周期结构。4.根据权利要求3所述的基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法，其特征在于，所述确定各所述超胞的边界态及传输效率，具体包括：将所述PC3原胞与PC4原胞进行组合，在低频范围内和高频范围内观察到明确的边界态；将一个点源放置在所述PC3原胞与PC4原胞界面的交界处，点源频率覆盖所需的高频范围和低频范围，进行模拟仿真，得到相应的频率对应的能量分布和传输效率；将所述PC1原胞与PC3原胞进行组合，在低频范围内观察到明确的边界态；将一个点源放置在所述PC1原胞和PC3原胞界面的交界处，点源频率覆盖所需的低频范围，进行模拟仿真，得到相应的频率对应的能量分布和传输效率；将所述PC1原胞与PC4原胞进行组合，在高频范围内观察到明确的边界态；将一个点源放置在所述PC1原胞和PC4原胞界面的交界处，点源频率覆盖所需的高频范围，进行模拟仿真，得到相应的频率对应的能量分布和传输效率。5.根据权利要求4所述的基于拓扑光子晶体的波分复用器设计方法，其特征在于，所述破坏各所述超胞的结构，确定所述波分复用器的整体效果不受影响，具体包括：将传输通路上若干个介质单元挖去，将所述超胞结构进行破坏，观察所述超胞的边界态依然存在，能量传输依旧完整，确定所述波分复用器的整体效果不受影响。6.一种基于拓扑光子晶体的波分复用器设计系统，其特征在于，包括：光子晶体原胞获取模块，用于获取经过拓扑优化后的三种光子晶体原胞...

【专利技术属性】
技术研发人员：方明，秦世龙，徐珂，肖志诚，冯建，刘晨冉，黄志祥，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：