CN114637073A - 一种支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件，由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2、第三光子晶体模块PC3两者中的至少一种构成，所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2和/或第三光子晶体模块PC3之间具有相邻界面；所述第一光子晶体模块PC1、第二光子晶体模块PC2、第三光子晶体模块PC3分别由圆形的硅介质柱构成的第一晶胞UC1、二个半圆形硅介质柱构成的第二晶胞UC2、四个半圆形硅介质柱构成的第三晶胞UC3按照四方晶格结构排列而成。所述第一晶胞UC1、第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的晶格常数均为a，介质柱半径均为r。本发明所述的拓扑光通信器件，能够支持一维拓扑边界态和零维角态。
Description
技术领域
该发明属于集成光通信领域，涉及一种支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件。
背景技术
近年来，拓扑光子晶体体现出的对光信号的优越的局域性与操控性使其受到广泛的关注与进一步的研究。在满足一定条件的情况下，光信号可以被两种不同结构的拓扑光子晶体局域在交界面处，从而实现光信号的边界态鲁棒传输。当两条边界态相交于一个交点时，出现的拓扑角态可以局域光信号从而完成光信号的聚焦与储存。
目前，现有的常见的拓扑光子晶体结构由四个小圆柱或立方体组成，其结构制造相对复杂且对精细度要求较高，制作难度偏大。也有对材料钻孔利用拓扑特性实现边界态与角态的制备方法，但也因此对材料浪费较严重，成本较高且不利于环保。类似于以上所述的物理结构和制备方法都不利于集成化。
发明内容
在现有的拓扑光子晶体结构不易制备、不环保、不易于集成化的情况下，该发明设计出一种结构相对简单，易于制备且不浪费材料的拓扑光通信器件，该器件成本较低且易于集成，支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域，可以更方便的满足集成光通信的条件与要求。
本发明所用的技术方案为：
一种支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件，其特征在于，由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2、第三光子晶体模块PC3两者中的至少一种构成，所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2和/或第三光子晶体模块PC3之间具有相邻界面；
所述第一光子晶体模块PC1是由第一晶胞UC1按照四方晶格结构排列而成，所述第一晶胞UC1是由在空气背景中的一个截面半径为r的圆形硅介质柱构成的；
所述第二光子晶体模块PC2是由第二晶胞UC2按照四方晶格结构排列而成，所述第二晶胞UC2由在空气背景中的二个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的，两个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第二晶胞UC2中心；
所述第三光子晶体模块PC3是由第三晶胞UC3按照四方晶格结构排列而成，所述第三晶胞UC3由在空气背景中的四个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的，四个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第三晶胞UC3中心；
所述第一晶胞UC1、第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的晶格常数均为a。
进一步地，第一晶胞UC1的介质柱截面半径为r与第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的半圆形硅介质柱的截面半径为r均为0.22a。
进一步地，所述晶格常数a＝0.5μm。
进一步地，所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面为一个，且在交界面处能够实现拓扑边界态；第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面为一个，且在交界面处能够实现拓扑边界态。
进一步地，所述第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3之间有相互垂直的交界面，能够在相垂直交界面的交点处实现零维拓扑角态光局域。
进一步地，所述第一光子晶体模块PC1和所述第二光子晶体模块PC2的共同光子带隙为161.9THz-236.4THz；所述拓扑边界态的频率范围为167.14THz-197.91THz；可供频率范围为167.14THz-197.91THz的光沿着第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面处单向传输；所述第一光子晶体模块PC1和第三光子晶体模块PC3的共同光子带隙为195THz-236.4THz；所述拓扑边界态的频率范围为195THz-204.3THz；可供频率范围为195THz-204.3THz的光沿着第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面处传输。
进一步地，第三光子晶体模块PC3为6×6的第三晶胞构成，所述第一光子晶体模块PC1为在第三光子晶体模块PC3外围的三排第一晶胞UC1构成；所述第一光子晶体模块 PC1与第三光子晶体模块PC3具有四个两两相交的交界面，具有四个零维拓扑角态的传输通道。
进一步地，四个零维拓扑角态的传输通道适用的频率为214THz。
本发明所述的支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件，由两种具有不同拓扑性质的光子晶体结构组成。圆形介质柱光子晶体表现出拓扑平庸的性质，并且拥有拓扑平庸的光子带隙；半圆形介质柱光子晶体表现出拓扑非平庸的性质，其光子带隙具有拓扑非平庸性质。两种光子晶体结构之间存在拓扑相变。在二维圆形介质柱和半圆形介质柱光子晶体的一维界面处，光可以在一定的频率范围鲁棒传输，并且对结构缺陷如杂质、无序具有鲁棒性；在两个一维界面的零维交点处，在几个频率点的光会被局域在交点处而无法在组合结构中传播；能够支持一维拓扑边界态光波导和零维角态光局域。
本发明设计了一种新型拓扑光子晶体结构，空气背景中的圆形介质柱和半圆形介质柱型光子晶体，光子晶体结构比较简单只有圆形介质柱或半圆形介质柱。并且圆形介质柱和半圆介质柱型光子晶体的组合结构可同时支持一维拓扑边界态和零维角态。使光可以在一定的频率内沿着组合结构中的一维界面鲁棒传输；光在特定的频率处会完全局域在组合结构中的零维交点处，具有极强的光局域性。该结构设计简单易于制备，体积小，制备过程无废料，具有制造成本低、较环保和利于集成化的优点。并且支持一维拓扑边界态的光波导和零维拓扑角态的光局域；在现代集成光通信器件中具有极大的应用前景。
附图说明
图1中(a)是由一个截面为圆形的硅介质柱构成的第一光子晶体模块PC1的光子晶体结构4×4的示意图，其中，a是晶格常数，r是圆形硅介质柱的半径，εr是介质柱的介电常数，ε0是空气背景的介电常数；
(b)是由含有两个截面为半圆的硅介质柱按照四方晶格4×4排列的第二光子晶体模块 PC2的示意图；
(c)是含有单个圆形介质柱的光子晶体原胞的能带图，其拥有平庸的带隙，中间的插图是第一布里渊区的示意图；
(d)是含有两个半圆形介质柱的光子晶体原胞的能带图，其拥有拓扑非平庸的带隙；
(e)是由含有四个截面为半圆形的硅介质柱构成的第三光子晶体模块PC3的原胞第三晶胞UC3的结构；
(f)第三晶胞UC3中沿着X方向的电场分布；
(g)第三晶胞UC3中沿着Y方向的电场分布。
图2是第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的组合结构示意图。
图3是第一光子晶体模块PC1和第二光子晶体模块PC2组成的光子晶体组合结构的超胞、色散曲线和电场分布示意图，在色散曲线图中，带隙范围为160.1THz-239.38THz，带隙中的一条弯曲曲线代表了边界态，其频率范围为167.14THz-197.91THz，电场分布对应的频率为193.92THz。
图4是第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2带有杂质和无序缺陷的组合结构图。
图5中(a)是光信号沿着第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的一维交界面传输的示意；
(b)是光信号在有杂质和无序缺陷的PC1与第二光子晶体模块PC2的一维交界面传输的示意图；
(c)是无缺陷的第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2组合结构中光信号的传输效率示意图；
(d)是有缺陷的第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2组合结构中光信号的传输效率示意图。
图6中(a)是第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3组合结构的超胞和在195.99THz时的电场分布示意图；
(b)是PC1与第三光子晶体模块PC3组合结构超胞的色散曲线，中间的弯曲曲线代表了一维边界态。虚线出现在边界态和上体态之间，代表了零维角态的频率。
图7显示了沿着第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面的拓扑边界态电场分布，所对应频率为197.2THz。
图8中(a)为PC1与PC3组成的盒型组合结构示意图，其中PC1排布三层和PC3位 6×6排列；
(b)是为PC1与PC3组成的盒型结构的本征模的示意图，其中，四个角态分别被标记为C1,C2,C3,C4。
图9是PC1与PC3的盒型组合结构的两种边界态电场分布情况。
图10是PC1与PC3的盒型组合结构的四种角态的电场分布图。
图11中(a)是含有杂质与无序缺陷的PC1与PC3的盒型组合结构示意图；
(b)是在有杂质与无序缺陷情况下PC1与PC3的盒型组合结构的在213.27THz、214.1 THz、214.1THz、214.11THz的角态电场分布图。
具体实施方式
为了使本发明的特征、技术方案和优势更清晰，以下将结合具体实施例，并结合附图，对本发明进一步阐述。
图1展示了本发明支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件的三种晶体结构。如图1中(a)所示，第一光子晶体模块PC1是由第一晶胞UC1按照四方晶格结构排列而成，所述第一晶胞UC1是由在空气背景中的一个截面半径为r的圆形硅介质柱构成的。所述第二光子晶体模块PC2如图1中(b)所示，是由第二晶胞UC2按照四方晶格结构排列而成，所述第二晶胞UC2由在空气背景中的二个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的，两个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第二晶胞UC2中心。如图1中(e)所示，所述第三光子晶体模块PC3是由第三晶胞UC3按照四方晶格结构排列而成，所述第三晶胞 UC3由在空气背景中的四个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的，四个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第三晶胞UC3中心。
第一光子晶体模块PC1是由第一晶胞UC1采用的是截面为圆形的硅介质柱，具有拓扑平庸的性质，如图1中(c)所示是含有单个圆形介质柱的光子晶体原胞的能带图，其拥有平庸的带隙161.94THz-236.57THz，中间的插图是第一布里渊区的示意图，右下角插图显示了分别在X和Y方向上扫描的具有镜面对称性的电场分布图。
含有半圆形硅介质柱的光子晶体，具有拓扑非平庸性质；如图1中(d)所示，含有两个半圆形介质柱的光子晶体原胞的能带图，其拥有拓扑非平庸的带隙161.91THz-236.50THz，右下角插图显示了分别在X方向上具有镜面反对称性而在Y方向上具有镜面对称性的电场分布图。
如图1(e)所示，第三晶胞UC3内含有四个半圆形介质柱，图1(f)、(g)显示其沿着X方向与Y方向都具有镜面反对称性的电场分布。
所述第一晶胞UC1、第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的介质柱均按照四方晶格的结构排列，并且具有相同的晶格常数，晶格常数为a＝0.5μm，介质柱半径都为r＝0.22a。圆形介质柱与半圆形介质柱组成的光子晶体之间存在拓扑相变，并且在由两种光子晶体构成的复合结构中，光可以沿着两种光子晶体的界面鲁棒传输。
本发明所述的支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件，由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2、第三光子晶体模块PC3两者中的至少一种构成，所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2和/或第三光子晶体模块 PC3之间具有相邻界面。
具体说明，本发明中所研究的电磁波为TM模，晶格常数a的值为0.5μm，代表了圆形介质柱之间的距离；圆形与半圆形硅介质柱的半径r＝0.11μm，即r＝0.22a，硅材料的介电常数εr＝11.7，空气背景的介电常数ε0＝1。拓扑平庸与拓扑非平庸光子带隙的频率大致相同：161.9THz-236.5THz。在这一频率范围内，光子被局域，光子运动散射被抑制，光信号无法在结构中传播。
实施例1
图2为所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2所构建的具有一个交界面的拓扑光通信器件，该拓扑光通信器件能够实现拓扑边界态波导。为了验证圆形介质柱组成的第一光子晶体模块PC1和两个半圆形介质柱组成的第二光子晶体模块PC2之间的一维边界态，对图2所示的第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2组合的一个超胞结构进行研究，对周期性波向量kx进行扫描，求解特征值，计算波的频率，得出图3所示的色散曲线，光子带隙内存在一条边界态，其频率范围为：167.14THz-197.91THz。那么只能在这一频率范围内的光信号能够沿着第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面传输。
为了验证这种传输的鲁棒性，设计由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2 构建，且带有杂质和无序缺陷的超胞结构，如图4所示，与图2中所示的无缺陷结构进行对比。通过图5(a)、(b)所示的无缺陷结构与有缺陷结构的电场分布图，以及图5(c)、(d) 所示的无缺陷结构与有缺陷结构传输效率之间的对比，可以看出这种边界态传输有较强的鲁棒性，且两者的传输效率均维持在95％左右。
实施例2
构建由为第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3构建的具有一个交界面的晶体结构，图6(a)为该晶体结构的局部结构示意图，在195.99THz时，该晶体结构中的电场分布如图6(a)右侧所示。为了验证截面为圆形的介质柱组成的第一光子晶体模块PC1和四个截面为半圆形介质柱组成的第三光子晶体模块PC3之间的一维边界态，对图6(a)中所示的超胞结构扫描周期性波向量kx，得到其色散曲线如图6(b)，中间的弯曲曲线代表了一维边界态，即光子带隙195THz-236.4THz内存在一条边界态，边界态频率为195THz-204.3THz。虚线出现在边界态和上体态之间，代表了零维角态的频率，角态频率的大致范围可由体态与边界态的频率来确定。
图7所示了这种边界态波导电场分布图，可以明显看出能量被局域在第一光子晶体模块 PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面处。
实施例3
为了验证第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3两种不同光子晶体界面的交点处支持光局域的零维拓扑角态，设计如图8(a)的盒型组合结构，盒型结构的中间为由含有四个截面为半圆形的介质柱第三晶胞组成的6×6的第三光子晶体模块PC3，第三光子晶体模块PC3四周为三层截面为圆形的介质柱组成的第一光子晶体PC1，第一光子晶体PC1与第三光子晶体模块PC3中的介质柱的半径都为r＝0.11μm。盒型组合结构中四条垂直相交的边界提供了四个零维的交点。通过对第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3构建的该盒型结构进行能带扫描得到的解分布如图8(b)所示，在214THz附近有四个零维拓扑角态被分别标记为C1,C2,C3,C4，这四个角态对应的频率分别为214.11594THz,214.116075THz,214.116296THz,214.11932THz，在光子带隙中分布在边界态与体态的中间。
图9中(a)(b)分别为第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3组成的盒型组合结构边界态在水平方向和竖直方向的边界态分布，可以看出在盒型组合结构中，能量仍然严格地被局域在具有不同拓扑特性的光子晶体模块的交界面处。
图10为第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3组成的盒型组合结构的四种角态的分布，明显地，光信号被限制在四个角落上，有效实现了光信号的强局域。
为了验证零维拓扑角态的鲁棒性，构建存在无序和杂质缺陷的盒型结构，如图11(a) 所示。显然，角态频率虽然有轻微的偏移但仍然存在，其在213.27THz、214.1THz、214.1THz、214.11THz的角态电场分布如图11(b)所示，可以观察到角态对结构中的缺陷有较好的鲁棒性。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件，其特征在于，由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2、第三光子晶体模块PC3两者中的至少一种构成，所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2和/或第三光子晶体模块PC3之间具有相邻界面；
所述第一光子晶体模块PC1是由第一晶胞UC1按照四方晶格结构排列而成，所述第一晶胞UC1是由在空气背景中的一个截面半径为r的圆形硅介质柱构成的；
所述第二光子晶体模块PC2是由第二晶胞UC2按照四方晶格结构排列而成，所述第二晶胞UC2由在空气背景中的二个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的，两个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第二晶胞UC2中心；
所述第三光子晶体模块PC3是由第三晶胞UC3按照四方晶格结构排列而成，所述第三晶胞UC3由在空气背景中的四个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的，四个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第三晶胞UC3中心；
所述第一晶胞UC1、第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的晶格常数均为a。
2.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件，其特征在于，第一晶胞UC1的介质柱截面半径为r与第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的半圆形硅介质柱的截面半径为r均为0.22a。
3.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件，其特征在于，所述晶格常数a＝0.5μm。
4.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件，其特征在于，所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面为一个，且在交界面处能够实现拓扑边界态；第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面为一个，且在交界面处能够实现拓扑边界态。
5.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件，其特征在于，所述第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3之间有相互垂直的交界面，能够在相垂直交界面的交点处实现零维拓扑角态光局域。
6.根据权利要求4或5所述的新型拓扑光子晶体结构，其特征在于，所述第一光子晶体模块PC1和所述第二光子晶体模块PC2的共同光子带隙为161.9THz-236.4THz；所述拓扑边界态的频率范围为167.14THz-197.91THz；可供频率范围为167.14THz-197.91THz的光沿着第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面处单向传输；所述第一光子晶体模块PC1和第三光子晶体模块PC3的共同光子带隙为195THz-236.4THz；所述拓扑边界态的频率范围为195THz-204.3THz；可供频率范围为195THz-204.3THz的光沿着第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面处传输。
7.根据权利要求5所述的拓扑光通信器件，其特征在于，第三光子晶体模块PC3为6×6的第三晶胞构成，所述第一光子晶体模块PC1为在第三光子晶体模块PC3外围的三排第一晶胞UC1构成；所述第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3具有四个两两相交的交界面，具有四个零维拓扑角态的传输通道。
8.根据权利要求7所述的拓扑光通信器件，其特征在于，四个零维拓扑角态的传输通道适用的频率为214THz。
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| CN202210122186.2A CN114637073A (zh) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | 一种支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117192676A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-12-08 | 上海交通大学 | 一种中红外拓扑热辐射波导结构及开关 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113219584A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-06 | 合肥工业大学 | 一种基于高阶拓扑光子晶体的二次谐波控制器件 |
| CN113406730A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-09-17 | 湖南大学 | 利用2d s-t光子晶体实现多频段拓扑角态的方法 |
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2022
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113219584A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-06 | 合肥工业大学 | 一种基于高阶拓扑光子晶体的二次谐波控制器件 |
| CN113406730A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-09-17 | 湖南大学 | 利用2d s-t光子晶体实现多频段拓扑角态的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| AOQIAN SHI 等: ""Coupled cavity-waveguide based on topological corner state and edge state"", 《OPTICS LETTERS》, pages 1089 * |
| KWANG-HYON KIM 等: ""Multiband Photonic Topological Valley-Hall Edge Modes and Second-Order Corner States in Square Lattices"", 《ADVANCED OPTICAL MATERIALS》, vol. 9, no. 8, pages 1 - 7 * |
| YAFENG CHEN 等: ""Inverse design of higher-order photonic topological insulators"", 《PHYSICAL REVIEW RESEARCH》, pages 023115 - 1 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117192676A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-12-08 | 上海交通大学 | 一种中红外拓扑热辐射波导结构及开关 |
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