【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学传感领域领域，具体涉及一种基于拓扑光子晶体角态模式的fano共振折射率传感器。
技术介绍
1、fano共振是一种特殊的共振现象，通常是由一个局域离散态和一个宽谱连续态相干耦合产生。fano共振表现为陡峭和极不对称的响应谱，即响应谱能够迅速地从波谷上升至波峰或从波峰下降至波谷，具有线宽窄、高的光谱对比度、场增强、以及高q值等特点。在作为折射率传感器时，fano共振对周围环境的细小变化特别敏感，且fano共振与其对应的波长位移变化具有良好的线性关系，进而可通过fano共振线谱波长的位移变化实现折射率传感传感，具有很好的应用前景。
2、常规的fano共振折射率传感器在实际工作中，很容易受到外界缺陷和杂质的影响。如在器件加工时，一些不可避免的工艺误差，或不小心产生的局部缺陷，都会造成fano共振频率偏移，谱线发生变化；在液体传感时，若液体中有杂质，杂质有可能堵在光的通道上，就会改变其共振模式和传输效率，从而导致性能下降等。
技术实现思路
1、本专利技术在于解决上述存在技术缺点，提出了一种基于拓扑光子晶体角态模式的fano共振折射率传感器。光在拓扑光子晶体中传输中遇到障碍物时，受拓扑保护的光会绕过障碍物进行单向传输，对缺陷和杂质具有鲁棒性。本专利中，入射光激发两个拓扑缺陷腔产生的模式同样具有相同的鲁棒性，两个模式形成的fano共振受到拓扑保护，让该fano共振折射率传感器对外界的缺陷和杂质具有鲁棒性，提高了器件的稳定性。
2、本专利技术通过下述技术方
3、所述二维拓扑光子晶体波导基于谷霍尔量子效应，谷光子晶体圆孔在硅介质背景下呈蜂窝状晶格方式周期性排列，原胞由两个不同半径的圆孔组成，如图1所示。通过调节光子谷光子晶体原胞中两个光子晶体柱的半径大小，破坏六方晶格的空间对称性，可以打开能带结构中的狄拉克点，实现拓扑相变。在两种谷光子晶体的原胞中，相同位置处的两个介质柱的半径差δr3＝r2-r1>0和δr4＝r1-r2<0，使得两种谷光子晶体的拓扑指数符号互为相反数，两种谷光子晶体按照锯齿型(zigzag)斜边形拼接在一起，构成拓扑边界传输条件，得到边缘态带隙范围为0.211-0.271c/a。
4、所述拓扑缺陷腔的组成同理如直波导，由两种半径不同的圆孔组成，两种拓扑指数符号相反的谷光子晶体按照锯齿型(zigzag)直角形拼接在一起，构成拓扑边界传输条件。
5、在拓扑缺陷腔内允许传播带宽内，存在一种独特的模式，能量主要分布在缺陷腔的角位置部分，称这种模式为拓扑角态模式，这种模式仍然具有拓扑的鲁棒性。
6、拓扑缺陷腔里允许的拓扑角态特征频率位置在归一化频率0.215c/a，位于拓扑直波导边缘态带宽内，。波导中的入射光激发拓扑缺陷腔产生拓扑角态模式，两个拓扑缺陷腔存在的拓扑角态模式形成了拓扑明膜和拓扑暗膜，两个拓扑角态模式干涉形成拓扑fano共振。
7、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
8、1)将拓扑光子晶体与fano共振结合，对缺陷和杂质等具有鲁棒性，从而提高了稳定性。
9、2)引入拓扑光子晶体后干涉产生的fano共振线谱同样表现为不对称线型，具有线宽窄、高的光谱对比度、以及高q值得特点。
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1.一种基于拓扑光子晶体角态模式的Fano共振折射率传感器，其特征在于，所述结构由二维拓扑谷光子晶体直波导和分布在波导两侧的缺陷腔组成，缺陷腔和直波导均是由不同拓扑陈数的拓扑光子晶体拼接形成，整个直波导和缺陷腔受到拓扑保护。
2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑光子晶体角态模式的Fano共振折射率传感器，其特征在于：上下缺陷腔均为拓扑结构，腔体边界外部圆孔半径r2与边界上圆孔半径r1的差Δr1＝r2-r1>0，边界上圆孔半径r1边界内部圆介质半径r3的差Δr2＝r1-r3<0，整个是由上下拓扑陈数不同的拓扑光子晶体按照锯齿型直角形拼接形成。
3.根据权利要求1所述的一种稳定的拓扑Fano共振器件，其特征在于：拓扑直波导上方由圆孔的半径差Δr1＝r2-r1>0和下方圆孔的半径差Δr2＝r1-r2<0，整个直波导部分是由上下拓扑陈数不同的拓扑光子晶体按照锯齿型斜边形拼接形成。
4.根据权利要求1所述的一种基于拓扑光子晶体角态模式的Fano共振折射率传感器，其特征在于：所述谷光子晶体由截面为圆孔呈蜂窝状方式周期排列构成。>
5.根据权利要求1所述的一种基于拓扑光子晶体角态模式的Fano共振折射率传感器，其特征在于：上下拓扑缺陷腔里的角态模式的特征频率在拓扑光子晶体直波导允许通过带宽范围内。
6.根据权利要求1所述的一种基于拓扑光子晶体角态模式的Fano共振折射率传感器，其特征在于：拓扑缺陷腔体横截面形状为三角形或多边形。
7.根据权利要求1所述的一种基于拓扑光子晶体角态模式的Fano共振折射率传感器，其特征在于：谷光子晶体圆孔内为空气，圆孔外的材料为硅。
...【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑光子晶体角态模式的fano共振折射率传感器，其特征在于，所述结构由二维拓扑谷光子晶体直波导和分布在波导两侧的缺陷腔组成，缺陷腔和直波导均是由不同拓扑陈数的拓扑光子晶体拼接形成，整个直波导和缺陷腔受到拓扑保护。
2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑光子晶体角态模式的fano共振折射率传感器，其特征在于：上下缺陷腔均为拓扑结构，腔体边界外部圆孔半径r2与边界上圆孔半径r1的差δr1＝r2-r1>0，边界上圆孔半径r1边界内部圆介质半径r3的差δr2＝r1-r3<0，整个是由上下拓扑陈数不同的拓扑光子晶体按照锯齿型直角形拼接形成。
3.根据权利要求1所述的一种稳定的拓扑fano共振器件，其特征在于：拓扑直波导上方由圆孔的半径差δr1＝r2-r1>0和下方圆孔的半径差δr2...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭小伟，陈跃冲，李若禺，鲁泽龙，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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