基于平板光子晶體的高消光比te光開關的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，它包括上下兩層平板光子晶體相連的一個整體；上平板光子晶體為一個完全禁帶的第一平板正方晶格光子晶體，第一平板正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形柱桿、3個第一平板介質桿和背景介質組成，第一平板介質桿由高折射率介質套管和套管內的低折射率介質組成，或者由1至3塊高折射率平板薄膜組成，或者由1塊低折射率介質組成；下平板光子晶體為一個完全禁帶的第二正方晶格光子晶體，第二正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個高折射率第二平板介質桿和背景介質為低折射率介質組成，TE光開關的頻率為0.4057～0.406、本發(fā)明結構實現(xiàn)了高消光比TE光開關。
【專利說明】基于平板光子晶體的高消光比TE光開關

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高消光比TE光開關，特別涉及一種基于平板光子晶體絕對禁帶的寬帶的高消光比TE光開關。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著信息時代的到來，通信技術的速度和信息量急劇增大。光通信技術給信息化時代插上了翅膀，但目前在節(jié)點和路由的信息處理依舊需要電路實現(xiàn)，這在速度、容量和功率消耗方面制約了通訊技術的發(fā)展。采用光子集成光路代替或部分代替集成電路實現(xiàn)通信路由勢必成為未來的發(fā)展方向。
[0003]光子晶體是一種介電材料在空間中呈周期性排列的物質結構，通常由兩種或兩種以上具有不同介電常數(shù)材料構成的人工晶體。因為絕對禁帶中的電磁場模式是完全不能存在的，所以當電子能帶與光子晶體絕對禁帶重疊時，自發(fā)輻射被抑制。擁有絕對禁帶的光子晶體可以通過控制自發(fā)輻射，從而改變場與物質的相互作用以及提高光學器件的性能。
[0004]可調光子晶體帶隙可以應用于信息通訊，顯示和儲存。可以利用外部驅動源進行高速調制帶隙變化，這方面已經有很多方案提出，諸如:利用鐵磁性材料可以控制磁導率、利用鐵電性材料可以控制介電常數(shù)等。
[0005]目前的光開關多數(shù)利用非線性效應來實現(xiàn)，而非線性效應需要使用高功率的控制光，這勢必消耗大量的能量，在系統(tǒng)的集成度高，通信用戶數(shù)量龐大時，該能量消耗將變得非常巨大。同時，偏振度的高低將影響信噪比和傳輸速率。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種便于集成的平板光子晶體高消光比TE光開關。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明的平板光子晶體的高消光比TE光開關包括上下兩層平板光子晶體相連而成的一個整體，上平板光子晶體為一個具有第一平板正方晶格光子晶體，第一平板正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第一平板介質桿和背景介質組成，，第一平板介質桿沿水平方向布置，第一平板介質桿使整個上平板光子晶體成為一個整體，第一平板介質桿由高折射率介質套管和套管內的低折射率介質組成，或者由I至3塊高折射率平板薄膜組成，或者由I塊低折射率介質組成；所述下平板光子晶體為一個具有完全禁帶的第二正方晶格光子晶體，第二正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第二平板介質桿和背景介質組成，第二平板介質桿沿水平方向布置，第二平板介質桿以整個下平板光子晶體形成一個整體，第二平板介質桿為高折射率介質桿，所述背景介質為低折射率介質。高消光比TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)為0.4057?0.406、0.4267?0.4329 或者 0.44 ?0.479。
[0009]所述第一平板光子晶體的第一平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與位于水平中部的第一平板介質桿平行，且左右相距0.25a;所述第二平板光子晶體的第二平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與水平中部的第二平板介質桿平行，且左右相距0.25a。
[0010]所述第一、第二平板光子晶體中的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545a?0.564a，其旋轉角度為0°?90° ;所述第一和第二平板光子晶體元胞內的第一和第二平板介質桿的寬度分別為0.029a?0.034a。
[0011]所述第一平板光子晶體元胞內的第一平板介質桿中的套管厚度為O?0.009a ;所述套管內的低折射率介質的寬度為所述第一平板介質桿的寬度與所述套管的厚度相減。
[0012]所述高折射率介質為硅、砷化鎵、二氧化鈦或者折射率大于2的介質；所述低折射率介質為真空、空氣、冰晶石、二氧化硅、有機泡沫、橄欖油或者折射率小于1.5的介質。
[0013]所述TE光開關，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為一種開關狀態(tài)，第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為另一種開關狀態(tài)。
[0014]所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )范圍為0.4057?0.406，消光比為-14dB?-15dB，所述第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
[0015]所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)范圍為0.4267?0.4329，消光比為-32dB?_35dB，所述第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
[0016]所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)在范圍0.44?0.479內的消光比為-20dB?_40dB，所述第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
[0017]所述第一平板光子晶體和第二平板光子晶體在光路中的位置通過外力調節(jié)，所述外力包括機械力、電力和磁力。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下積極效果。
[0019]1.光開關是集成光路中必不可少的元器件，對于網絡的高速運行是非常重要的，大帶寬，低能量損耗，高偏振度、高消光比是衡量開關的重要參數(shù)。
[0020]2.通過調節(jié)第一平板(上平板)和第二平板(下平板)光子晶體在光路中的位置的變化來實現(xiàn)光開關功能。
[0021]3.本發(fā)明結構實現(xiàn)了高消光比TE光開關，從而實現(xiàn)了高消光比的光開關功能。
[0022]4.便于集成的平板光子晶體具有高消光比的TE光開關。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1 (a)是本發(fā)明TE光開關上平板正方晶格光子晶體的元胞結構示意圖。
[0024]圖1 (b)是本發(fā)明TE光開關下平板正方晶格光子晶體的元胞結構示意圖。
[0025]圖2(a)是本發(fā)明基于平板光子晶體的高消光比TE光開關第一種實施方式的結構示意圖。
[0026]圖2(b)是本發(fā)明基于平板光子晶體的高消光比TE光開關第二種實施方式的結構示意圖。
[0027]圖2(c)是本發(fā)明基于平板光子晶體的高消光比TE光開關第三種實施方式的結構示意圖。
[0028]圖3是實施例1所示第二平板光子晶體的光子帶結構圖。
[0029]圖4是實施例1所示第一平板光子晶體的光子帶結構圖。
[0030]圖5是實施例2所示第二平板光子晶體的光子帶結構圖。
[0031]圖6是實施例2所示第一平板光子晶體的光子帶結構圖。
[0032]圖7是實施例3所示歸一化頻率(a/ λ )為0.4057的開關光場分布圖。
[0033]圖8是實施例4所不歸一化頻率(a/ λ )為0.4058的開關光場分布圖。
[0034]圖9是實施例5所不歸一化頻率(a/ λ )為0.406的開關光場分布圖。
[0035]圖10是實施例6所不歸一化頻率(a/ λ )為0.4267的開關光場分布圖。
[0036]圖11是實施例7所不歸一化頻率(a/ λ )為0.4315的開關光場分布圖。
[0037]圖12是實施例8所示歸一化頻率(a/ λ )為0.4329的開關光場分布圖。
[0038]圖13是實施例所示中歸一化頻率(a/ λ )為0.44的開關光場分布圖。
[0039]圖14是實施例10所不歸一化頻率(a/ λ )為0.4435的開關光場分布圖。
[0040]圖15是實施例11所不歸一化頻率(a/ λ )為0.452的開關光場分布圖。
[0041]圖16是實施例12所不歸一化頻率(a/ λ )為0.456的開關光場分布圖。
[0042]圖17是實施例13所示歸一化頻率(a/ λ )為0.479的開關光場分布圖。

【具體實施方式】
[0043]本發(fā)明基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，如圖1(a)所示，平板光子晶體高消光比TE光開關，包括連成一個整體的上下兩層平板光子晶體；上平板光子晶體為一個具有第一平板正方晶格光子晶體，第一平板正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第一平板介質桿和背景介質組成，第一平板介質桿沿水平方向布置，第一平板介質桿使整個上平板光子晶體成為一個整體，第一平板介質桿由高折射率介質套管和套管內的低折射率介質組成，或者由I至3塊高折射率平板薄膜組成，或者由I塊低折射率介質組成，低折射率介質為真空、空氣、冰晶石、二氧化硅、有機泡沫、橄欖油或者折射率小于1.5的介質。如圖1(b)所示，下平板光子晶體為一個具有完全禁帶的第二正方晶格光子晶體，第二正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第二平板介質桿和背景介質組成，，第二平板介質桿沿水平方向布置，第二平板介質桿使整個下平板光子晶體成為一個整體，第二平板介質桿為高折射率介質桿，高折射率介質為硅，砷化鎵，二氧化鈦或者折射率大于2的介質，背景介質為低折射率介質。高消光比TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ )為0.4057?0.406,0.4267?0.4329或者0.44?0.479，此頻率范圍為第一平板光子晶體的TE傳輸帶且為第二平板光子晶體的TE禁帶，或者為第二平板光子晶體的TE傳輸帶且為第一平板光子晶體的TE禁帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數(shù)，λ為入射波波長。
[0044]高消光比TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)為0.4057?0.406，消光比為-14dB?-15dB，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為TE光開關的第一開關狀態(tài)，即光路連通狀態(tài)，第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為TE光開關的第二開關狀態(tài)，即光路斷開狀態(tài)；第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
[0045]所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)范圍為0.4267?0.4329，消光比為-32dB?_35dB，所述第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
[0046]高消光TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.44?0.479，消光比為-20dB?_40dB，第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。開關的消光比是指開關兩種狀態(tài)下的輸出光功率的比值。
[0047]本發(fā)明的一種實施方式的結構，包括連成一個整體的上下兩層平板光子晶體，如圖2(a)所示，圖中省略了光子晶體中的旋轉正方柱，虛線框為旋轉正方形柱陣列所在的位置，上平板光子晶體為一個具有第一平板正方晶格光子晶體，第一平板正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第一平板介質桿和背景介質組成，第一平板介質桿沿水平方向布置，第一平板光子晶體的第一平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與水平中部的第一平板介質桿平行，且左右相距0.25a ;第一平板介質桿使整個上平板光子晶體成為一個整體，第一平板介質桿由高折射率套管和套管內的低折射率介質組成，第一平板光子晶體元胞內的第一平板介質桿中的套管厚度為O?0.009a ;套管內的低折射率介質的寬度為第一平板介質桿的寬度與套管的厚度相減。下平板光子晶體為一個具有完全禁帶的第二正方晶格光子晶體，第二正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第二平板介質桿和背景介質組成，第二平板介質桿沿水平方向布置，第二平板介質桿使整個下平板光子晶體成為一個整體，第二平板光子晶體的第二平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與位于水平中部的第二平板介質桿平行，且左右相距0.25a，第一、第二平板光子晶體中的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545a?0.564a，其旋轉角度為0°?90° ;第一、二平板光子晶體元胞內的第一、二平板介質桿的寬度分別為0.029a?0.034a ;第二平板介質桿為高折射率介質桿，高折射率介質為硅、砷化鎵、二氧化鈦或者折射率大于2的介質，高折射率介質采用硅材料；背景介質為低折射率介質，低折射率介質為真空、空氣、冰晶石、二氧化硅、有機泡沫、橄欖油或者折射率小于1.5的介質，高消光比TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )范圍為
0.4057?0.406，此頻率范圍為第一平板光子晶體的TE傳輸帶且為第二平板光子晶體的TE禁帶，或者為第二平板光子晶體的TE傳輸帶且為第一平板光子晶體的TE禁帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數(shù)，λ為入射波波長。
[0048]本發(fā)明也可以按另一種實施方式的結構示意圖設計出另一種具體結構的平板光子晶體TM光開關包括連成一個整體的上下兩層平板光子晶體，如圖2(b)所示，圖中省略了光子晶體中的旋轉正方形桿，虛線框為旋轉正方形桿陣列所在的位置。上平板光子晶體為一個具有第一平板正方晶格光子晶體，第一平板正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第一平板介質桿和背景介質組成，第一平板介質桿沿水平方向布置，第一平板光子晶體的第一平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與水平中部的第一平板介質桿平行，且左右相距0.25a ;第一平板介質桿使整個上平板光子晶體成為一個整體，第一平板介質桿由3塊高折射率平板薄膜組成。下平板光子晶體為一個具有完全禁帶的第二正方晶格光子晶體，第二正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第二平板介質桿和背景介質組成，第二平板介質桿沿水平方向布置，第二平板介質桿使整個下平板光子晶體成為一個整體，第二平板光子晶體的第二平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與位于水平中部的第二平板介質桿平行，且左右相距0.25a，第一、第二平板光子晶體中的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545a?0.564a，其旋轉角度為O。?90° ;第一、二平板光子晶體元胞內的第一、二平板介質桿的寬度分別為0.029a?0.034a。第二平板介質桿為高折射率介質桿，高折射率介質為硅、砷化鎵、二氧化鈦或者折射率大于2的介質，高折射率介質采用硅材料；背景介質為低折射率介質，低折射率介質為真空、空氣、冰晶石、二氧化硅、有機泡沫、橄欖油或者折射率小于1.5的介質。高消光比TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)范圍為0.4267?
0.4329，此頻率范圍為第一平板光子晶體的TE傳輸帶且為第二平板光子晶體的TE禁帶，或者為第二平板光子晶體的TE傳輸帶且為第一平板光子晶體的TE禁帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數(shù)，λ為入射波波長。
[0049]還可以根據(jù)圖2(c)所示結構示意圖設計出另一種具體結構的平板光子晶體TM光開關，包括連成一個整體的上下兩層平板光子晶體，如圖2(c)所示圖中省略了光子晶體中的旋轉正方形桿，虛線框為旋轉正方形桿陣列所在的位置；上平板光子晶體為一個具有第一平板正方晶格光子晶體，第一平板正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、單一第一平板介質桿和背景介質組成，第一平板介質桿由I塊低折射率介質組成，背景介質為低折射率介質，高折射率旋轉正方形桿內有三條槽，槽中填充低折射率介質，低折射率介質為真空、空氣、冰晶石、二氧化硅、有機泡沫、橄欖油或者折射率小于1.5的介質，例如填充空氣。下平板光子晶體為一個具有完全禁帶的第二正方晶格光子晶體，第二正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第二平板介質桿和背景介質組成，第二平板介質桿沿水平方向布置，第二平板介質桿使整個下平板光子晶體成為一個整體，第二平板光子晶體的第二平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與位于水平中部的第二平板介質桿平行，且左右相距0.25a，第二平板光子晶體中的高折射率旋轉正方形桿的邊長為0.545a?0.564a，其旋轉角度為0°?90° ;第二平板光子晶體元胞內的第二平板介質桿的寬度為0.029a?0.034a。平板介質桿為高折射率介質桿,高折射率介質為硅、砷化鎵、二氧化鈦或者折射率大于2的介質，高折射率介質采用硅材料；背景介質為低折射率介質。高消光比TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.44?0.479，此頻率范圍為第一平板光子晶體的TE傳輸帶且為第二平板光子晶體的TE禁帶，或者為第二平板光子晶體的TE傳輸帶且為第一平板光子晶體的TE禁帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數(shù)，λ為入射波波長。
[0050]上述三種實施方式，均以紙面為參考面，上下平板光子晶體通過框架連接成為一個整體，受外力而做垂直于運動，實現(xiàn)光開關功能，如圖2所示，圖中省略了光子晶體中的旋轉正方形桿，虛線框為旋轉正方形桿陣列所在的位置。由于框架本身不在光輸入和輸出面，即光的輸入和輸出面平行于參考面，因而不影響光的傳播。作為整體的上下平板光子晶體的上下移動可以通過微機械力、電力或者磁力來實現(xiàn)。例如，可在框架內埋入磁鐵，采用一個壓力聯(lián)動裝置與框架連接，則壓力可以驅動黑色框上下移動)，框架的左右兩邊位于凹槽導軌中，以保證黑框做上下直線往復運動。
[0051]實施例1
[0052]本實施例中，通過第一和第二兩個平板光子晶體得到水平方向上的不同的光子帶結構圖，圖3為第二平板光子晶體的光子帶結構圖，光子帶結構圖中TE禁帶的歸一化頻率(a/λ)為0.400?0.4325 ;圖4為第一平板光子晶體的光子帶結構圖，TE禁帶的歸一化頻率頻率(a/λ)為0.4303?0.5216。對比可知，在歸一化頻率(a/λ )范圍0.400?0.4303中，該結構實現(xiàn)了高消光比TE光開關，從而實現(xiàn)了高消光比的光開關功能。
[0053]實施例2
[0054]本實施例中，通過第一和第二兩個平板光子晶體得到垂直方向上的不同的光子帶結構圖，圖5為第二平板光子晶體的光子帶圖，所述光子帶圖中TE禁帶的歸一化頻率(a/λ )為0.400?0.4325 ;圖6為第一平板光子晶體的光子帶圖，TE禁帶的歸一化頻率(a/λ)為0.4303?0.5216。對比可知，在歸一化頻率(a/λ )范圍0.400?0.4303中，該結構實現(xiàn)了高消光比TE光開關，從而實現(xiàn)了高消光比的光開關功能。
[0055]實施例3
[0056]本實施例中，歸一化工作頻率為(a/λ)為0.4057，采用第一種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖7數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0057]實施例4
[0058]本實施例中，歸一化工作頻率為(a/λ )為0.4058，采用第一種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖8數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0059]實施例5
[0060]本實施例中，歸一化工作頻率為(a/λ )為0.406，米用第一種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖9數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0061]實施例6
[0062]本實施例中，歸一化工作頻率(a/λ)為0.4267，采用第二種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖10數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0063]實施例7
[0064]本實施例中，歸一化工作頻率(a/λ)為0.4315，采用第二種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖11數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0065]實施例8
[0066]本實施例中，歸一化工作頻率(a/λ)為0.4329，采用第二種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖12數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0067]實施例9
[0068]本實施例中，歸一化工作頻率(a/λ )為0.44，采用第三種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖13數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0069]實施例10
[0070]本實施例中，歸一化工作頻率(a/λ)為0.4435，采用第三種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖14數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0071]實施例11
[0072]本實施例中，歸一化工作頻率(a/ λ )為0.452，采用第三種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖15數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0073]實施例12
[0074]本實施例中，歸一化工作頻率(a/ λ )為0.456，采用第三種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖16數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0075]實施例13
[0076]本實施例中，歸一化工作頻率(a/ λ )為0.479，采用第三種實施方式，利用三維結構數(shù)值驗證，其中為9層高折射率旋轉介質桿和37層高折射率介質脈絡，由如圖17數(shù)值模擬結果可知:開關效果消光很好。
[0077]以上之詳細描述僅為清楚理解本發(fā)明，而不應將其看做是對本發(fā)明不必要的限制，因此對本發(fā)明的任何改動對本領域中的技術熟練的人是顯而易見的。
【權利要求】
1.一種基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，其包括上下兩層平板光子晶體相連而成的一個整體；所述上平板光子晶體為一個具有第一平板正方晶格光子晶體，所述第一平板正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第一平板介質桿和背景介質組成，所述第一平板介質桿沿水平方向布置，所述第一平板介質桿使整個上平板光子晶體形成一個整體，所述第一平板介質桿由高折射率介質套管和套管內的低折射率介質組成，或者由I至3塊高折射率平板薄膜組成，或者由I塊低折射率介質組成；所述下平板光子晶體為一個具有完全禁帶的第二正方晶格光子晶體，所述第二正方晶格光子晶體的元胞由高折射率旋轉正方形桿、3個第二平板介質桿和背景介質組成，所述第二平板介質桿沿水平方向布置，所述第二平板介質桿使整個下平板光子晶體形成一個整體，所述第二平板介質桿為高折射率介質桿；所述背景介質為低折射率介質；所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為 0.4057 ?0.406,0.4267 ?0.4329 或者 0.44 ?0.479。
2.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，所述第一平板光子晶體元胞內的第一平板介質桿中的套管厚度為O?0.009a ;所述套管內的低折射率介質的寬度為所述第一平板介質桿的寬度與所述套管的厚度相減。
3.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述第一平板光子晶體的第一平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與位于水平中部的第一平板介質桿平行，且左右相距0.25a ;所述第二平板光子晶體的第二平板介質桿中的一個位于旋轉正方形桿中心的水平中部，其余兩個分別與水平中部的第二平板介質桿平行，且左右相距0.25a。
4.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述第一、第二平板光子晶體中的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545a?0.564a，其旋轉角度為0°?90° ;所述第一和第二平板光子晶體元胞內的第一和第二平板介質桿的寬度分別為0.029a?0.034a。
5.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述高折射率介質為硅、砷化鎵、二氧化鈦或者折射率大于2的介質；所述低折射率介質為真空、空氣、冰晶石、二氧化硅、有機泡沫、橄欖油或者折射率小于1.5的介質。
6.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述TE光開關，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為一種開關狀態(tài)，第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為另一種開關狀態(tài)。
7.按照權利要求1或7所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)范圍為0.4057?0.406，消光比為-14dB?-15dB，所述第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外的狀況為光路連通狀態(tài)，第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
8.按照權利要求1或7所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)范圍為0.4267?0.4329，消光比為-32dB?_35dB，所述第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
9.按照權利要求1或7所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )范圍為0.44?0.479，消光比為_20dB?_40dB，所述第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體位于光路外為光路連通狀態(tài)，第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體位于光路外為光路斷開狀態(tài)。
10.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高消光比TE光開關，其特征在于，所述第一平板光子晶體和第二平板光子晶體在光路中的位置通過外力調節(jié)，所述外力包括機械力、電力和磁力。
【文檔編號】G02B26/00GK104459989SQ201410759245
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權日:2014年12月10日
【發(fā)明者】歐陽征標, 文國華 申請人:歐陽征標, 深圳大學