CN203519866U - 一种光子晶体平板波导 - Google Patents
一种光子晶体平板波导 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203519866U CN203519866U CN201320665232.XU CN201320665232U CN203519866U CN 203519866 U CN203519866 U CN 203519866U CN 201320665232 U CN201320665232 U CN 201320665232U CN 203519866 U CN203519866 U CN 203519866U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- radius
- airport
- line defect
- air vent
- photonic crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种光子晶体平板波导，特点是包括薄膜层和衬底材料层，薄膜层和衬底材料层之间设置有隔离块使薄膜层和衬底材料层之间形成空气层，薄膜层设置有线缺陷和分布在线缺陷两侧的多排空气孔，空气孔的延伸周期为常数a，薄膜层厚度h=0.3a～0.7a，空气孔包括设置在线缺陷一侧并与线缺陷相邻的第一空气孔和设置在线缺陷另一侧并与线缺陷相邻的第二空气孔及与线缺陷不相邻的第三空气孔，第一空气孔的半径ru为0.2a～0.4a，第二空气孔半径rd为0.2a～0.4a，且ru≠rd，第三空气孔的半径r=0.25a～0.35a，优点是通过改变线缺陷两侧相邻的两排空气孔的尺寸大小（ru和rd），在较大范围内改变群折射率和色散平坦的带宽，其中群折射率可达100或更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光子晶体波导，尤其是涉及一种光子晶体平板波导。
背景技术
光子晶体平板波导（Photonic Crystal Slab Waveguides，PCSWs）是由光子晶体平板和线缺陷组成的新型光学波导结构。它较传统的平板波导有许多优点，其中较显著的优点是PCSWs的慢光效应（即具有较小的群速度或较大的群折射率）。慢光效应能够增强光与物质的相互作用，提高介质的非线性效应，可应用于光学延迟线、光存储和全光缓存以及高非线性光学器件等领域。作为获取慢光效应最实用的一种方法，PCSWs具有许多优点，如可在室温下工作，群速度和带宽可调，可应用于任意工作波长等等。
本领域常用的光子晶体平板波导其结构包括薄膜层和衬底材料层，薄膜层和衬底材料层之间设置有隔离块使薄膜层和衬底材料层之间形成空气层；薄膜层设置有线缺陷和分布在线缺陷两侧的多排空气孔，多排空气孔是指在薄膜上周期分布的多排空气圆孔，线缺陷是指一排被薄膜材料填充的空气孔或者说一排没有空气孔的部分。
为了获得显著的非线性效果，一般需要数值较大的群折射率。但是在现有的PCSWs中，群折射率的增大往往同时伴随着带宽的减小以及群速度色散的增大，而这些因素的改变都会影响慢光的实际应用。为了获得低色散、大带宽的慢光，目前的方法主要是对称地改变线缺陷两侧数排孔洞的半径大小、位置和折射率以及孔洞的形状等。这些方法中，对称改变数排孔洞的半径大小，不能提供较大范围的群折射率和零色散带宽；而要改变孔洞的位置，则要求相当严格的制备误差，其位移一般要控制在几纳米到几十纳米；而要改变几排孔洞的折射率，通常无法进行实际的操作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种产生较大的群折射率并具有低色散和大带宽的慢光，且制备简单方便的光子晶体平板波导。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光子晶体平板波导，包括薄膜层和衬底材料层，所述的薄膜层和所述的衬底材料层之间设置有隔离块使所述的薄膜层和所述的衬底材料层之间形成空气层，所述的薄膜层设置有线缺陷和分布在所述的线缺陷两侧的多排空气孔，所述的空气孔的延伸周期为常数a，所述的薄膜层厚度h=0.3a～0.7a，所述的空气孔包括设置在所述的线缺陷一侧并与所述的线缺陷相邻的第一空气孔和设置在所述的线缺陷另一侧并与所述的线缺陷相邻的第二空气孔及与所述的线缺陷不相邻的第三空气孔，所述的第一空气孔的半径ru为0.2a～0.4a，所述的第二空气孔半径rd为0.2a～0.4a，且ru≠rd，所述的第三空气孔的半径r=0.25a～0.35a。
所述的第一相邻空气孔的半径ru大于所述的第三空气孔的半径r而所述的第二相邻空气孔半径rd小于所述的第三空气孔的半径r或所述的第一相邻空气孔的半径ru小于所述的第三空气孔的半径r且所述的第二相邻空气孔半径rd大于所述的第三空气孔的半径r。
所述的第一相邻空气孔的半径ru大于所述的第二相邻空气孔半径rd并均大于所述的第三空气孔的半径r。
所述的第一相邻空气孔的半径ru小于所述的第二相邻空气孔半径rd并均小于所述的第三空气孔的半径r。
所述的薄膜层厚度h=0.5a。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于通过改变线缺陷两侧相邻的两排空气孔的尺寸大小（ru和rd），就可在较大范围内改变群折射率和色散平坦的带宽，其中群折射率可达100或更高。当减小两排孔的半径（都小于r）时，可减小群折射率至18，同时可增大带宽至36nm（当工作波长λ=3μm时）；当增大两排孔的半径（都大于r）时，可一定程度上增大群折射率同时减小带宽；而减小一排孔的半径（小于r），并且同时增大另一排孔的半径（大于r）时，可进一步增大群折射率至130，同时伴随着带宽的减小至3.1nm（当工作波长λ=3μm时）。
附图说明
图1为本实用新型的非对称光子晶体慢光波导结构的立体结构示意图；
图2为光子晶体波导偶模（也称为类TE模）中导模的的色散关系示意图；
图3为临近线缺陷两排空气孔半径变化时，群折射率随频率变化的示意图；
图4为取工作波长λ=3μm，临近线缺陷两排空气孔半径取不同值时的群折射率和色散随波长变化的关系曲线示意图。图中：（a）ru=0.2a,rd=0.25a；（b）ru=0.4a,rd=0.35a；（c）ru=0.4a,rd=0.25a。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例一：如图所示，一种光子晶体平板波导，包括薄膜层1和衬底材料层2，薄膜层1和衬底材料层2之间设置有隔离块3使薄膜层1和衬底材料层1之间形成空气层4，薄膜层1由Ge20Sb15Se65玻璃材料制成，折射率n为2.6～2.8，衬底材料层2由Si材料制成，隔离块3由SiO2材料制成，薄膜层1设置有线缺陷11和分布在线缺陷11两侧的多排空气孔12，空气孔12的延伸周期为常数a，a=1110nm，薄膜层1的厚度h=0.5a，空气孔12包括设置在线缺陷11一侧并与线缺陷11相邻的第一空气孔12a和设置在线缺陷11另一侧并与线缺陷11相邻的第二空气孔12b及与线缺陷11不相邻的第三空气孔12c，第一空气孔12a的半径ru为0.4a，第二空气孔12b的半径rd为0.2a，第三空气孔12c的半径r=0.30a。当工作波长λ=3μm时，带宽为3.1nm，群折射率为130。
实施例二：如图所示，一种光子晶体平板波导，包括薄膜层1和衬底材料层2，薄膜层1和衬底材料层2之间设置有隔离块3使薄膜层1和衬底材料层1之间形成空气层4，薄膜层1由Ge28Sb12Se60玻璃材料制成，衬底材料层2由Si材料制成，隔离块3由SiO2材料制成，薄膜层1设置有线缺陷11和分布在线缺陷11两侧的多排空气孔12，空气孔12的延伸周期为常数a，a=3600nm薄膜层1的厚度h=0.3a，空气孔12包括设置在线缺陷11一侧并与线缺陷11相邻的第一空气孔12a和设置在线缺陷11另一侧并与线缺陷11相邻的第二空气孔12b及与线缺陷11不相邻的第三空气孔12c，第一空气孔12a的半径ru为0.2a，第二空气孔12b的半径rd为0.3a，第三空气孔12c的半径r=0.35a。当工作波长λ=10μm时，带宽为110nm，群折射率为20。
实施例三：如图所示，一种光子晶体平板波导，包括薄膜层1和衬底材料层2，薄膜层1和衬底材料层2之间设置有隔离块3使薄膜层1和衬底材料层1之间形成空气层4，薄膜层1由Si材料制成，衬底材料层2由Si材料制成，隔离块3由SiO2材料制成，薄膜层1设置有线缺陷11和分布在线缺陷11两侧的多排空气孔12，空气孔12的延伸周期为常数a，a=592nm薄膜层1的厚度h=0.7a，空气孔12包括设置在线缺陷11一侧并与线缺陷11相邻的第一空气孔12a和设置在线缺陷11另一侧并与线缺陷11相邻的第二空气孔12b及与线缺陷11不相邻的第三空气孔12c，第一空气孔12a的半径ru为0.4a，第二空气孔12b的半径rd为0.35a，第三空气孔12c的半径r=0.25a。当工作波长λ=1.55μm时，带宽为3.3nm，群折射率为95。
以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种光子晶体平板波导，其特征在于包括薄膜层和衬底材料层，所述的薄膜层和所述的衬底材料层之间设置有隔离块使所述的薄膜层和所述的衬底材料层之间形成空气层，所述的薄膜层设置有线缺陷和分布在所述的线缺陷两侧的多排空气孔，所述的空气孔的延伸周期为常数a，所述的薄膜层厚度h=0.3a～0.7a，所述的空气孔包括设置在所述的线缺陷一侧并与所述的线缺陷相邻的第一空气孔和设置在所述的线缺陷另一侧并与所述的线缺陷相邻的第二空气孔及与所述的线缺陷不相邻的第三空气孔，所述的第一空气孔的半径ru为0.2a～0.4a，所述的第二空气孔半径rd为0.2a～0.4a，且ru≠rd，所述的第三空气孔的半径r=0.25a～0.35a。
2.根据权利要求1所述的一种光子晶体平板波导，其特征在于所述的第一相邻空气孔的半径ru大于所述的第三空气孔的半径r而所述的第二相邻空气孔半径rd小于所述的第三空气孔的半径r或所述的第一相邻空气孔的半径ru小于所述的第三空气孔的半径r且所述的第二相邻空气孔半径rd大于所述的第三空气孔的半径r。
3.根据权利要求1所述的一种光子晶体平板波导，其特征在于所述的第一相邻空气孔的半径ru大于所述的第二相邻空气孔半径rd并均大于所述的第三空气孔的半径r。
4.根据权利要求1所述的一种光子晶体平板波导，其特征在于所述的第一相邻空气孔的半径ru小于所述的第二相邻空气孔半径rd并均小于所述的第三空气孔的半径r。
5.根据权利要求1所述的一种光子晶体平板波导，其特征在于所述的薄膜层厚度h=0.5a。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320665232.XU CN203519866U (zh) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | 一种光子晶体平板波导 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320665232.XU CN203519866U (zh) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | 一种光子晶体平板波导 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203519866U true CN203519866U (zh) | 2014-04-02 |
Family
ID=50378778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320665232.XU Expired - Fee Related CN203519866U (zh) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | 一种光子晶体平板波导 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203519866U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103513332A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-15 | 宁波大学 | 一种光子晶体平板波导 |
-
2013
- 2013-10-25 CN CN201320665232.XU patent/CN203519866U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103513332A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-15 | 宁波大学 | 一种光子晶体平板波导 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101251701B (zh) | “十”字波导光子晶体光学“或”、“非”、“异或”逻辑门的实现方法 | |
| Zhang et al. | Novel ultracompact wavelength division demultiplexer based on photonic band gap | |
| CN107238890A (zh) | 一种可传输22个光子角动量模的光子晶体光纤 | |
| CN101571657B (zh) | 一种光子晶体全光开关 | |
| Jensen et al. | Topology design and fabrication of an efficient double 90/spl deg/photonic crystal waveguide bend | |
| CN103645536B (zh) | 一种全固态大模场光子带隙光纤 | |
| US9904010B2 (en) | Polarization independent optical switch with high extinction ratio based on slab photonic crystals | |
| CN103676006B (zh) | 一种可调谐的两用光子晶体光纤耦合器 | |
| US9885939B2 (en) | TE optical switch based on slab photonic crystals with high degree of polarization and large extinction ratio | |
| CN103913801A (zh) | 一种新型光子晶体光纤 | |
| CN102608701A (zh) | 一种介质狭缝光波导 | |
| Wu et al. | Numerical demonstration of slow light tuning in slotted photonic crystal waveguide using microfluidic infiltration | |
| CN102759775B (zh) | 一种能产生宽带慢光的光子晶体槽波导结构 | |
| CN103267997B (zh) | 聚合物填充光子晶体槽波导中宽带可调谐慢光的产生方法 | |
| CN217181269U (zh) | 一种基于相变材料的2×2光波导开关 | |
| CN203519866U (zh) | 一种光子晶体平板波导 | |
| CN101281273A (zh) | 一种基于狭缝效应的超高非线性光子晶体光纤 | |
| CN101963736B (zh) | 一种基于光子晶体空气桥结构的慢光波导结构 | |
| Lebbal et al. | Structural study of the single-mode photonic crystal fiber | |
| CN107479217A (zh) | 一种基于点阵结构的可重构光波导及其应用 | |
| CN103048844B (zh) | 一种基于液体填充的光子晶体槽波导慢光特性优化方法 | |
| CN204331086U (zh) | 模间色散为零的双芯光子晶体光纤 | |
| CN105137692B (zh) | 基于光栅的微环谐振腔的快慢光器件 | |
| CN103513332B (zh) | 一种光子晶体平板波导 | |
| CN106908894B (zh) | 一种色散平坦全固微结构光纤 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140402 Termination date: 20161025 |