基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，包括光子晶體波導(dǎo)、TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端，TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端呈Y型結(jié)構(gòu)，光子晶體波導(dǎo)調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)且具有完全禁帶，TE輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)且具有TM模禁帶，TM輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)且具有TE模禁帶。本發(fā)明具有超高的偏振光消光比，解決了由于現(xiàn)有技術(shù)的消光性能有限導(dǎo)致在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的偏振誤差問(wèn)題；本發(fā)明具有光子晶體標(biāo)度不變性，通過(guò)調(diào)節(jié)晶格常數(shù)使偏振分束器工作在所需波段；本發(fā)明具有同源結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)奶幚砗?，作為寬頻帶1：1的光分束器使用，達(dá)到實(shí)現(xiàn)多功能光分束器的目的。
【專利說(shuō)明】基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，屬于光波分束及光子晶體波導(dǎo)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成光路的發(fā)展，光器件對(duì)精度和尺寸的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的偏振分束器已越來(lái)越難滿足人們的要求。光子晶體的出現(xiàn)，使得以光子晶體為基礎(chǔ)的高精度微小光器件的設(shè)計(jì)成為可能。
[0003]光子晶體是一種在空間上折射率周期性變化，具有光子禁帶特性的電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸可以達(dá)到光波波長(zhǎng)量級(jí)。若光波的頻率處于完全禁帶中，則該頻率的電磁波將不能通過(guò)具有完全禁帶的結(jié)構(gòu)，發(fā)生完全反射。不同的偏振方向具有不同的能帶結(jié)構(gòu)。因此，在設(shè)計(jì)基于光子晶體的光束偏振分束器時(shí)，可以采用電磁波中的某一個(gè)偏振態(tài)處于帶隙而反射，另一個(gè)偏振態(tài)處于導(dǎo)帶而透射，達(dá)到包含不同偏振態(tài)的光的分束。
[0004]利用上述光子晶體偏振分束原理及光子晶體光波導(dǎo)接近無(wú)損傳播的特性，設(shè)計(jì)出偏振分束器達(dá)到超高的偏振消光比，同時(shí)可以調(diào)節(jié)光子晶體結(jié)構(gòu)的參數(shù)，使基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器工作在任意波段。
[0005]現(xiàn)有的偏振光束分束器的消光性能有限，在傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偏振誤差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)了基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器。
[0007]本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)偏振光分束器的微型化及解決如今現(xiàn)有的偏振光束分束器的消光性能有限導(dǎo)致在傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偏振誤差的問(wèn)題。本發(fā)明體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，其中偏振光束結(jié)構(gòu)中不同的組成屬于調(diào)節(jié)同一個(gè)結(jié)構(gòu)的不同參數(shù)而獲得的同源結(jié)構(gòu)，原始的同源結(jié)構(gòu)為二維類石墨烯結(jié)構(gòu)，該偏振分束器具有超高的消光比，通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)在任意波段工作的特點(diǎn)。
[0008]名詞解釋
[0009]完全禁帶:又稱光子禁帶(Photonic Band Gap,簡(jiǎn)稱為PBG)或光子能帶或光子帶隙，是光子晶體中的特有概念，光子晶體的特殊周期性結(jié)構(gòu)，使得其對(duì)特定波長(zhǎng)或波段的光子具有禁阻作用，形成光子帶隙，類似半導(dǎo)體中的電子能帶，將光子晶體中的光子帶隙稱為完全禁帶。
[0010]TM模禁帶:TM偏振光處于禁帶無(wú)法導(dǎo)通，TE偏振光可以導(dǎo)通。
[0011]TE模禁帶:TE偏振光處于禁帶無(wú)法導(dǎo)通，TM偏振光可以導(dǎo)通。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，包括光子晶體波導(dǎo)、TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端，所述TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端呈Y型結(jié)構(gòu)，所述光子晶體波導(dǎo)調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有完全禁帶，所述TE輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有TM模禁帶，TM輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有TE模禁帶，入射波通過(guò)所述光束輸入端輸入所述偏振分束器，TE分量通過(guò)所述偏振分束器的TE輸出端輸出，TM分量通過(guò)所述偏振分束器的TM輸出端輸出。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述偏振分束器的背景材料為砷化鎵，所述砷化鎵折射率η=3.6。
[0015]所述光子晶體波導(dǎo)、所述TE輸出端及所述TM輸出端均包括若干正六邊形砷化鎵介質(zhì)，所述每個(gè)正六邊形介質(zhì)六個(gè)角上均有圓形砷化鎵介質(zhì)，所述每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)有空氣孔，所述每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)有圓形砷化鎵介質(zhì)。
[0016]所述二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)為每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑、每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度以及每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0.155a,所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為0.0355a,所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0，所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述光子晶體波導(dǎo)歸一化頻率范圍為0.3885-0.4943。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述光束輸入端垂直于入射波入射方向的寬度為1.929a、
2.929a間隔排列。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0，所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為0.182a,所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為O,所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述TM輸出端歸一化頻率范圍為0.2612-0.4638。
[0022]所述TM輸出端歸一化頻率范圍為0.2612-0.4638，TE偏振光處于TE模禁帶，TM偏振光導(dǎo)通。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0，所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為O,所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0.169a,所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述TE輸出端歸一化頻率范圍為0.2920-0.4885。
[0025]所述TE輸出端歸一化頻率范圍為0.2920-0.4885，TM偏振光處于TM模禁帶，TE偏振光導(dǎo)通。
[0026]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述TE輸出端、所述TM輸出端及所述光束輸入端屬于同源結(jié)構(gòu)，所述TE輸出端、TM輸出端為可拆卸的偏振分束模塊結(jié)構(gòu)，拆卸TE輸出端及TM輸出端，構(gòu)成寬頻帶1:1的光分束器。
[0027]此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，所述TE輸出端、所述TM輸出端及所述光束輸入端屬于同源結(jié)構(gòu)，契合性高，將所述TE輸出端及所述TM輸出端單獨(dú)制作成可拆卸的偏振分束模塊結(jié)構(gòu)，在去除兩個(gè)可拆卸的偏振分束模塊結(jié)構(gòu)后，成為寬頻帶1:1的光分束器。
[0028]上述偏振分束器的應(yīng)用，具體步驟包括:
[0029](I)當(dāng)入射光束為T(mén)M偏振光時(shí)，所述TM偏振光通過(guò)所述光束輸入端分別到達(dá)所述TE輸出端及所述TM輸出端；
[0030](2)所述TM偏振光到達(dá)所述TE輸出端后，所述TE偏振光處于禁帶，不能導(dǎo)通；所述TM偏振光到達(dá)所述TM輸出端后，所述TM偏振光導(dǎo)通。
[0031]上述偏振分束器的應(yīng)用，具體步驟包括:
[0032](I)當(dāng)入射光束為T(mén)E偏振光時(shí)，所述TE偏振光通過(guò)所述光束輸入端分別到達(dá)所述TE輸出端及所述TM輸出端；
[0033](2)所述TE偏振光到達(dá)所述TM輸出端結(jié)構(gòu)后，所述TM偏振光處于禁帶，不能導(dǎo)通；所述TE偏振光進(jìn)入所述TE輸出端結(jié)構(gòu)后，所述TE偏振光導(dǎo)通。
[0034]上述寬頻帶1:1的光分束器的應(yīng)用，具體步驟包括:
[0035](I)入射光束通過(guò)所述光束輸入端分別進(jìn)入所述TE輸出端所在位置及所述TM輸出端所在位置；
[0036](2)所述入射光束進(jìn)入所述TE輸出端所在位置時(shí)，所述入射光束導(dǎo)通；所述入射光束進(jìn)入所述TE輸出端所在位置時(shí)，所述入射光束導(dǎo)通。
[0037]本發(fā)明的有益效果為:
[0038]1、本發(fā)明基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器在集成光學(xué)中制作成基本器件，使光集成系統(tǒng)更加微型化，適合大規(guī)模的光路集成；
[0039]2、本發(fā)明具有超高的偏振光消光比，解決了由于現(xiàn)有技術(shù)的消光性能有限導(dǎo)致在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的偏振誤差問(wèn)題；
[0040]3、本發(fā)明具有光子晶體標(biāo)度不變性的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)晶格常數(shù)使所述偏振分束器工作在所需要的波段內(nèi)；
[0041]4、本發(fā)明具有同源結(jié)構(gòu)的特性，根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚砗?，作為寬頻帶1:1的光分束器使用，達(dá)到實(shí)現(xiàn)多功能光分束器的目的。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1為本發(fā)明原始的同源結(jié)構(gòu)二維類石墨烯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為本發(fā)明光子晶體波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3為本發(fā)明TE輸出端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖4為本發(fā)明TM輸出端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖5為本發(fā)明基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖中所述偏振分束器黑色部分為背景材料砷化鎵，白色部分為空氣；
[0047]圖6為入射光束為T(mén)M偏振光時(shí)，本發(fā)明基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的場(chǎng)強(qiáng)分布示意圖；
[0048]圖7為入射光束為T(mén)E偏振光時(shí)，本發(fā)明基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的場(chǎng)強(qiáng)分布示意圖；
[0049]圖8為本發(fā)明基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器所述TE輸出端及所述TM輸出端分別測(cè)得的消光比示意圖；
[0050]圖9為本發(fā)明基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器去除所述TE輸出端及所述TM輸出端后變?yōu)榈膶掝l帶1:1的光分束器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖10為所述寬頻帶1:1光分束器在歸一化頻率為0.44時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。
[0053]實(shí)施例1
[0054]基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，包括光子晶體波導(dǎo)、TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端，所述TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端呈Y型結(jié)構(gòu)，所述光子晶體波導(dǎo)調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有完全禁帶，所述TE輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有TM模禁帶，TM輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有TE模禁帶，入射波通過(guò)所述光束輸入端輸入所述偏振分束器，TE分量通過(guò)所述偏振分束器的TE輸出端輸出，TM分量通過(guò)所述偏振分束器的TM輸出端輸出。
[0055]實(shí)施例2
[0056]根據(jù)實(shí)施例1所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述偏振分束器的背景材料為砷化鎵，所述砷化鎵折射率η = 3.6。
[0057]所述光子晶體波導(dǎo)、所述TE輸出端及所述TM輸出端均包括若干正六邊形砷化鎵介質(zhì)，所述每個(gè)正六邊形介質(zhì)六個(gè)角上均有圓形砷化鎵介質(zhì)，所述每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)有空氣孔，所述每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)有圓形砷化鎵介質(zhì)。
[0058]所述二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)為每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑、每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度以及每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑。
[0059]實(shí)施例3
[0060]根據(jù)實(shí)施例1所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0.155a,所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為0.0355a,所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0，所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)，所述光子晶體波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)。如圖2所示。
[0061]所述光子晶體波導(dǎo)歸一化頻率為0.3885。
[0062]實(shí)施例4
[0063]根據(jù)實(shí)施例3所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述光子晶體波導(dǎo)歸一化頻率為0.4943。
[0064]實(shí)施例5
[0065]根據(jù)實(shí)施例3或4所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述光束輸入端垂直于入射波入射方向的寬度為1.929a、2.929a間隔排列。
[0066]實(shí)施例6
[0067]根據(jù)實(shí)施例5所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0，所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0，所述每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為0.182a，所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)。所述TM輸出端的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0068]所述TM輸出端歸一化頻率為0.2612。
[0069]所述TM輸出端歸一化頻率為0.2612，TE偏振光處于禁帶，TM偏振光導(dǎo)通。
[0070]實(shí)施例7
[0071]根據(jù)實(shí)施例6所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述TM輸出端歸一化頻率為0.4638。
[0072]所述TM輸出端歸一化頻率為0.4638，TE偏振光處于禁帶，TM偏振光導(dǎo)通。
[0073]實(shí)施例8
[0074]根據(jù)實(shí)施例6或7所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為O,所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0.169a,所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為0，所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)。所述TE輸出端的結(jié)構(gòu)。如圖3所示。
[0075]所述TE輸出端歸一化頻率為0.2920。
[0076]所述TE輸出端歸一化頻率為0.2920，TM偏振光處于禁帶，TE偏振光導(dǎo)通。
[0077]實(shí)施例9
[0078]根據(jù)實(shí)施例8所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述TE輸出端歸一化頻率為0.4885。
[0079]所述TE輸出端歸一化頻率為0.4885，TM偏振光處于禁帶，TE偏振光導(dǎo)通。
[0080]實(shí)施例10
[0081]根據(jù)實(shí)施例8或9所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，區(qū)別在于，所述TE輸出端、所述TM輸出端及所述光束輸入端屬于同源結(jié)構(gòu)，所述TE輸出端、TM輸出端為可拆卸的偏振分束模塊結(jié)構(gòu)，拆卸TE輸出端及TM輸出端，構(gòu)成寬頻帶1:1的光分束器。
[0082]此處設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，所述TE輸出端、所述TM輸出端及所述光束輸入端屬于同源結(jié)構(gòu)，契合性高，將所述TE輸出端及所述TM輸出端單獨(dú)制作成可拆卸的偏振分束模塊結(jié)構(gòu)，在去除兩個(gè)可拆卸的偏振分束模塊結(jié)構(gòu)后，成為寬頻帶的1:1光分束器。所述寬頻帶1:1光分束器的結(jié)構(gòu)。如圖9所不。
[0083]實(shí)施例11
[0084]一種實(shí)施例1-9任一所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的應(yīng)用，具體步驟包括:
[0085](I)當(dāng)入射光束為T(mén)M偏振光時(shí)，所述TM偏振光通過(guò)所述光束輸入端分別到達(dá)所述TE輸出端及所述TM輸出端；
[0086](2)所述TM偏振光到達(dá)所述TE輸出端后，所述TE偏振光處于禁帶，不能導(dǎo)通；所述TM偏振光到達(dá)所述TM輸出端后，所述TM偏振光導(dǎo)通。如圖6所示。
[0087]實(shí)施例12
[0088]一種實(shí)施例1-9任一所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的應(yīng)用，具體步驟包括:
[0089](I)當(dāng)入射光束為T(mén)E偏振光時(shí)，所述TE偏振光通過(guò)所述光束輸入端分別到達(dá)所述TE輸出端及所述TM輸出端；
[0090](2)所述TE偏振光到達(dá)所述TM輸出端結(jié)構(gòu)后，所述TM偏振光處于禁帶，不能導(dǎo)通；所述TE偏振光進(jìn)入所述TE輸出端結(jié)構(gòu)后，所述TE偏振光導(dǎo)通。如圖7所示。
[0091]實(shí)施例13
[0092]一種實(shí)施例1-9任一所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的應(yīng)用，具體步驟包括:
[0093](I)當(dāng)入射光束為T(mén)E與TM混合的偏振光時(shí)，所述TE與TM混合的偏振光通過(guò)所述光束輸入端到達(dá)所述TE輸出端及所述TM輸出端；
[0094](2)所述TE與TM混合的偏振光分別從TE輸出端與TM輸出端輸出TE偏振光和TM偏振光，實(shí)現(xiàn)偏振分束器的功能，并獲得超高的消光比性能。如圖8所示。
[0095]實(shí)施例14
[0096]一種實(shí)施例10所述的寬頻帶1:1的光分束器在歸一化頻率為0.44時(shí)的應(yīng)用，具體步驟包括:
[0097](I)入射光束通過(guò)所述光束輸入端分別進(jìn)入所述TE輸出端所在位置及所述TM輸出端所在位置；
[0098](2)所述入射光束進(jìn)入所述TE輸出端所在位置時(shí)，所述入射光束導(dǎo)通；所述入射光束進(jìn)入所述TE輸出端所在位置時(shí)，所述入射光束導(dǎo)通。如圖10所示。
【權(quán)利要求】
1.基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，其特征在于，包括光子晶體波導(dǎo)、TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端，所述TE輸出端、TM輸出端及光束輸入端呈Y型結(jié)構(gòu)，所述光子晶體波導(dǎo)調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有完全禁帶，所述TE輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有TM模禁帶，TM輸出端調(diào)節(jié)二維類石墨烯結(jié)構(gòu)參數(shù)使其具有TE模禁帶，入射波通過(guò)所述光束輸入端輸入所述偏振分束器，TE分量通過(guò)所述偏振分束器的TE輸出端輸出，TM分量通過(guò)所述偏振分束器的TM輸出端輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，其特征在于，所述偏振分束器的背景材料為砷化鎵，所述砷化鎵折射率η = 3.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，其特征在于，所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0.155a,所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為0.0355a,所述光子晶體波導(dǎo)上每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0，所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)，所述光子晶體波導(dǎo)歸一化頻率范圍為0.3885-0.4943。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，其特征在于，所述光束輸入端垂直于入射波入射方向的寬度為1.929a、2.929a間隔排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，其特征在于，所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0，所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為0.182a，所述TM輸出端的每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0，所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)，所述TM輸出端歸一化頻率范圍為0.2612-0.4638。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，其特征在于，所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)六個(gè)角上的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑均為0，所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形砷化鎵介質(zhì)內(nèi)空氣孔之間的砷化鎵介質(zhì)寬度為O,所述TE輸出端的每個(gè)正六邊形空氣孔內(nèi)的圓形砷化鎵介質(zhì)半徑為0.169a,所述a為所述基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的晶格常數(shù)，所述TE輸出端歸一化頻率范圍為0.2920-0.4885。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器，其特征在于，所述TE輸出端、所述TM輸出端及所述光束輸入端屬于同源結(jié)構(gòu)，所述TE輸出端、TM輸出端為可拆卸的偏振分束模塊結(jié)構(gòu)，拆卸TE輸出端及TM輸出端，構(gòu)成寬頻帶1:1的光分束器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的應(yīng)用，其特征在于，具體步驟包括: (1)當(dāng)入射光束為T(mén)M偏振光時(shí)，所述TM偏振光通過(guò)所述光束輸入端分別到達(dá)所述TE輸出端及所述TM輸出端； (2)所述TM偏振光到達(dá)所述TE輸出端后，所述TE偏振光處于禁帶，不能導(dǎo)通；所述TM偏振光到達(dá)所述TM輸出端后，所述TM偏振光導(dǎo)通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維類石墨烯結(jié)構(gòu)的光子晶體同源結(jié)構(gòu)高消光比偏振分束器的應(yīng)用，其特征在于，具體步驟包括: (1)當(dāng)入射光束為T(mén)E偏振光時(shí)，所述TE偏振光通過(guò)所述光束輸入端分別到達(dá)所述TE輸出端及所述TM輸出端； (2)所述TE偏振光到達(dá)所述TM輸出端結(jié)構(gòu)后，所述TM偏振光處于禁帶，不能導(dǎo)通；所述TE偏振光進(jìn)入所述TE輸出端結(jié)構(gòu)后，所述TE偏振光導(dǎo)通。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的寬頻帶1:1的光分束器的應(yīng)用，其特征在于，具體步驟包括: (1)入射光束通過(guò)所述光束輸入端分別進(jìn)入所述TE輸出端所在位置及所述TM輸出端所在位置； (2)所述入射光束進(jìn)入所述TE輸出端所在位置時(shí)，所述入射光束導(dǎo)通；所述入射光束進(jìn)入所述TE輸出端所在位置時(shí)，所述入射光束導(dǎo)通。
【文檔編號(hào)】G02B6/125GK104199143SQ201410459525
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】楊修倫, 黃哲, 范冉冉, 王林輝 申請(qǐng)人:山東大學(xué)