專利名稱：光子晶體t形功率分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及光子晶體應(yīng)用技術(shù)，具體涉及基于光子晶體的功率分配器。
背景技術(shù)：
光于晶體概念是由Eli Yablonovitch和Sajeev John在1987年各自獨(dú)立地提出來(lái)的。光子 晶體是一種介電常數(shù)空間周期性變化、晶格常數(shù)可與光波長(zhǎng)相比、且具有光子帶隙結(jié)構(gòu)，能 控制光子傳播狀態(tài)的新型人工材料。光子晶體的基本特征是具有光子禁帶，頻率落在禁帶中 的電磁波是禁止傳播的。光子晶體的另一個(gè)主要特征是光子局域，如果在光子晶體的周期性 結(jié)構(gòu)中摻入雜質(zhì)或引入某種缺陷，那么和缺陷態(tài)頻率相吻合的光子將被局域在缺陷位置。光 子晶體引入點(diǎn)缺陷形成微腔，引入線缺陷形成光波導(dǎo)，引入面缺陷形成完全鏡面。用光子晶 體的獨(dú)特性質(zhì)，基于光子晶體的光波導(dǎo)、濾波器、微腔、反射器等新型功能器件相繼涌現(xiàn)。
當(dāng)在光子晶體中引入線缺陷后，頻率落在缺陷態(tài)中的光波將呈現(xiàn)很強(qiáng)的局域態(tài)，因而只 能沿線缺陷傳播。由于光子晶體波導(dǎo)基于禁帶導(dǎo)光，所以在轉(zhuǎn)角處可以有效地減少能量損失， 特別在轉(zhuǎn)角為90。情況下，相比傳統(tǒng)波導(dǎo)而言能量損失非常小，光子晶體極小的彎曲損耗使得 光子晶體有利于器件集成。在直角波導(dǎo)的基礎(chǔ)上形成的T形光子晶體功率分配器可使輸入信 號(hào)均勻地分成兩路，但現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器(如圖2所示)存在整個(gè)通帶內(nèi)幅頻 特性不夠平坦，且兩個(gè)輸出端之間隔離度不高而產(chǎn)生相互影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光子晶體T形功率分配器。相對(duì)于現(xiàn)有的光子晶體T形功率 分配器，本發(fā)明提供的光子晶體T形功率分配器具有通帶內(nèi)幅頻特性平坦度更高和兩個(gè)輸出 端口間的相互影響更小的特點(diǎn)。
本發(fā)明技術(shù)方案如下
現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器，如圖1、 2所示，包括介質(zhì)基板1和位于介質(zhì)基板上的 光子晶體；所述光子晶體由周期性均勻分布于介質(zhì)基板上的介質(zhì)柱3構(gòu)成，且具有T形線缺 陷；所述T形線缺陷線寬為光子晶體周期常數(shù)a的2倍。
本發(fā)明提供的一種光子晶體T形功率分配器，在現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)T形線缺陷的結(jié)構(gòu)得到，如圖4所示在所述T形線缺陷的垂直線缺陷和水平 線缺陷相交的位置增加一個(gè)介質(zhì)柱，同時(shí)分別去掉T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處頂點(diǎn)位置上 距離所增加的介質(zhì)柱最近的介質(zhì)柱。
本發(fā)明提供的另一種光子晶體T形功率分配器，在現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器的基 礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)T形線缺陷的結(jié)構(gòu)得到，如圖5所示在所述T形線缺陷的垂直線缺陷和水 平線缺陷相交的位置增加一個(gè)介質(zhì)柱，并在距離該介質(zhì)柱一倍晶體周期常數(shù)a長(zhǎng)度的左右兩 邊及下邊的位置上分別增加一個(gè)介質(zhì)柱；同時(shí)分別去掉T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處距離垂 直線缺陷和水平線缺陷的交點(diǎn)位置最近的三個(gè)介質(zhì)柱。
本發(fā)明所述的光子晶體T形功率分配器利用波導(dǎo)拐彎處的結(jié)構(gòu)改變，影響光子晶體在波 導(dǎo)拐彎處的局域態(tài)，從而調(diào)整功率分配器在通帶內(nèi)的幅頻特性，同時(shí)降低兩個(gè)輸出端的相互影響。
本發(fā)明的有益效果是-
本發(fā)明提供的光子晶體T形功率分配器相對(duì)于現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器而言，具 有通帶內(nèi)幅頻特性平坦度更高和兩個(gè)輸出端口間的相互影響更小的特點(diǎn)。


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圖l:光子晶體截面示意圖。 圖2.:光子晶體局部放大示意圖。
圖3:現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器普通型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4:本發(fā)明提供的一種光子晶體T形功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5:本發(fā)明提供的另一種光子晶體T形功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6:幾種不同結(jié)構(gòu)的光子晶體T形功率分配器在1.12THz至1.22THz頻段幅頻特性的 比較。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器，如圖1、 2所示，包括介質(zhì)基板1和位于介質(zhì)基板上的 光子晶體；所述光子晶體由周期性均勻分布于介質(zhì)基板上的介質(zhì)柱3構(gòu)成，且具有T形線缺 陷；所述T形線缺陷線寬為光子晶體周期常數(shù)a的2倍。
具體實(shí)施方式
一
本發(fā)明提供的一種光子晶體T形功率分配器，在現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器的基礎(chǔ) 上，通過(guò)改進(jìn)T形線缺陷的結(jié)構(gòu)得到，如圖4所示在所述T形線缺陷的垂直線缺陷和水平 線缺陷相交的位置增加一個(gè)介質(zhì)柱，同時(shí)分別去掉T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處頂點(diǎn)位置上 距離所增加的介質(zhì)柱最近的介質(zhì)柱。
具體實(shí)施方式
二
本發(fā)明提供的另一種光子晶體T形功率分配器，在現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器的基 礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)T形線缺陷的結(jié)構(gòu)得到，如圖5所示在所述T形線缺陷的垂直線缺陷和水 平線缺陷相交的位置增加一個(gè)介質(zhì)柱，并在距離該介質(zhì)柱一倍晶體周期常數(shù)a長(zhǎng)度的左右兩 邊及下邊的位置上分別增加一個(gè)介質(zhì)柱；同時(shí)分別去掉T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處距離垂 直線缺陷和水平線缺陷的交點(diǎn)位置最近的三個(gè)介質(zhì)柱。
仿真說(shuō)明
(一) 1.12THz至1.22THz頻段T形光子晶體功率分配器幅頻特性的改善
設(shè)計(jì)的光子晶體周期a-100^mi，選擇太赫茲頻段損耗小、 一致性好的單晶本征高阻硅為 介質(zhì)柱材料，其折射率為3.417,光子晶體介質(zhì)柱半徑為18pm，背景材料為空氣，光子晶體 的線缺陷寬度為光子晶體周期常數(shù)a的2倍。仿真結(jié)果表面當(dāng)太赫茲波通過(guò)不同結(jié)構(gòu)的光 子晶體T形功率分配器，其通帶內(nèi)的幅頻特性會(huì)有差異，如圖6所示，現(xiàn)有技術(shù)方案、本發(fā) 明具體實(shí)施方式
一和本發(fā)明具體實(shí)施方式
二三種不同結(jié)構(gòu)的光子晶體T形功率分配器在1.12 至L22THz通帶的幅頻特性平坦度分別為76%, 84%和92%。
(二) 112.42 THz至121.79 THz頻段T形光子晶體功率分配器幅頻特性的改善
設(shè)計(jì)的光子晶體周期a^pm,選擇本征砷化鎵為介質(zhì)柱材料，其折射率為3.4，光子晶體 介質(zhì)柱半徑為0.18^mi，背景材料為空氣，光子晶體的線缺陷寬度為光子晶體周期常數(shù)a的2 倍，當(dāng)信號(hào)通過(guò)不同結(jié)構(gòu)的光子晶體T形功率分配器，其通帶內(nèi)的幅頻特性會(huì)有差異，如圖 7所示，現(xiàn)有技術(shù)方案、本發(fā)明具體實(shí)施方式
一和本發(fā)明具體實(shí)施方式
二三種不同結(jié)構(gòu)的光 子晶體T形功率分配器在112.42 THz至121.79 THz通帶的幅頻特性平坦度分別為89.01%, 96.03%, 84.96%。
權(quán)利要求
1、光子晶體T形功率分配器，包括介質(zhì)基板(1)和位于介質(zhì)基板上的光子晶體；所述光子晶體由周期性均勻分布于介質(zhì)基板上的介質(zhì)柱(3)構(gòu)成，且具有T形線缺陷；所述T形線缺陷線寬為光子晶體周期常數(shù)a的2倍；其特征在于，在所述T形線缺陷的垂直線缺陷和水平線缺陷相交的位置增加一個(gè)介質(zhì)柱，同時(shí)分別去掉T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處頂點(diǎn)位置上距離所增加的介質(zhì)柱最近的介質(zhì)柱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體T形功率分配器，其特征在于，在距離所增加的介質(zhì) 柱一倍晶體周期常數(shù)a長(zhǎng)度的左右兩邊及下邊的位置上分別增加一個(gè)介質(zhì)柱；同時(shí)分別去掉 T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處距離垂直線缺陷和水平線缺陷的交點(diǎn)位置最近的三個(gè)介質(zhì)柱。
全文摘要
光子晶體T形功率分配器，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及光子晶體應(yīng)用技術(shù)。本發(fā)明在現(xiàn)有的光子晶體T形功率分配器的基礎(chǔ)上，在所述T形線缺陷的垂直線缺陷和水平線缺陷相交的位置增加一個(gè)介質(zhì)柱，同時(shí)分別去掉T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處頂點(diǎn)位置上距離所增加的介質(zhì)柱最近的介質(zhì)柱。還可以在距離所增加的介質(zhì)柱一倍晶體周期常數(shù)a長(zhǎng)度的左右兩邊及下邊的位置上分別再增加一個(gè)介質(zhì)柱；同時(shí)分別去掉T形線缺陷的兩個(gè)直角拐彎處距離垂直線缺陷和水平線缺陷的交點(diǎn)位置最近的三個(gè)介質(zhì)柱。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是改進(jìn)的T形光子晶體功率分配器在通帶的幅頻特性平坦度高，而且降低了T形功率分配器兩個(gè)輸出端間的相互影響，具有更好的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G02B6/122GK101561531SQ200910059440
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者張懷武, 文岐業(yè), 勝 李, 李元?jiǎng)?申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)