基于拓扑奇点的超深亚波长双极化敏感探测器件及其设计方法技术

本发明专利技术属于光子晶体技术领域，具体为一种基于拓扑奇点的超深亚波长双极化敏感探测器件及其设计方法。本发明专利技术的超深亚波长双极化敏感探测器件，包括衬底、中心反演对称的一维光子晶体、衬顶；调节一维光子晶体的结构和材料参数，将体系的拓扑奇异点移动到超深亚波长区域，在拓扑奇异点附近实现近零度角入射的双极化巨大的光子自旋霍尔位移。利用超深亚波长的拓扑奇异点对结构和材料参数非常敏感的特性可以设计检测不同对象的探测器件，包括检测介质厚度、介质介电常数和敏感背景材料等器件。此外，通过调节更多拓扑奇异点移动到超深亚波长区域，进一步设计实现宽带的巨大光子自旋霍尔位移器件。本发明专利技术具有结构简单、吸收小、抗干扰能力强等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光子晶体，具体涉及基于拓扑奇点的超深亚波长双极化敏感探测器件及其设计方法。

技术介绍

0、技术背景

1、光的自旋-轨道耦合在现代光子学中非常重要，因为它产生了自旋角动量和轨道角动量之间的相互转换。一种自旋轨道相互作用——自旋角动量和外禀轨道角动量的转换，导致光子自旋霍尔效应。光子自旋霍尔效应已被广泛研究理论和实验验证。近年来，当空间限制光束(如高斯光束)线偏振光(s-极化和p极化)入射到介质平面产生反射或透射时，其反射光或透射光的两个自旋分量(左旋和右旋)将在垂直入射面有一个方向相反的横向位移，这就是光子自旋霍尔位移(pshs)。以p极化入射为例，在满足：(2πw/λ)2>>cot2θi条件下，其中w为束腰宽度，θi为入射角，光子自旋霍尔位移可以近似写成：

2、

3、其中，λ为入射波长，rs,p为s/p极化的反射系数，φs,p为s/p极化的反射相位。

4、如式子(1)所示，要想实现巨大的光子自旋霍尔位移，必须同时满足两个条件：(i)|rs|/|rp|足够大；(ii)θi足够小。在超深本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超深亚波长双极化敏感探测器件，可探测的尺度变化比工作波长小五、六个数量级或更多；一个尺度比波长小一个量级以下的情形，称为“深亚波长”，尺度比真空波长小很多量级的情况，称为“超深亚波长”；其特征在于，其结构从下到上依次为衬底、一维光子晶体、衬顶；所述衬底和衬顶是同一种材料SiO2；其中：

2.根据权利要求1所述的超深亚波长双极化敏感探测器件，其特征在于，A材料、B材料和C材料的介电常数可以但不限于为：εA＝2.1,εB＝3.24,εC＝1.44，长度分别为：dA＝0.2Λ,dB＝0.295Λ,dC＝0.505Λ；其中，Λ为周期长度；通过调整周期长度Λ，根据尺度变换原理，...

【技术特征摘要】

1.一种超深亚波长双极化敏感探测器件，可探测的尺度变化比工作波长小五、六个数量级或更多；一个尺度比波长小一个量级以下的情形，称为“深亚波长”，尺度比真空波长小很多量级的情况，称为“超深亚波长”；其特征在于，其结构从下到上依次为衬底、一维光子晶体、衬顶；所述衬底和衬顶是同一种材料sio2；其中：

2.根据权利要求1所述的超深亚波长双极化敏感探测器件，其特征在于，a材料、b材料和c材料的介电常数可以但不限于为：εa＝2.1,εb＝3.24,εc＝1.44，长度分别为：da＝0.2λ,db＝0.295λ,dc＝0.505λ；其中，λ为周期长度；通过调整周期长度λ，根据尺度变换原理，该器件可应用到电磁波各个频段：长波段、微波/射频段、太赫兹、红外、可见光、紫外、x和γ波段。

3.如权利要求1所述的超深亚波长双极化敏感探测器件的设计方法，其特征在于，具体步骤为：

4.一种超深亚波长双极化多频率通道的敏感探测器件，其特征在于，结构与超深亚波长双极化敏感探测器件的区别主要是：原胞由a、b和c三种介质材料组成改变为由a...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋寻涯，刘毓馥，王贤俊，王学之，李云林，张浩然，赖震，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：