WO2016172779A1 - Circulador óptico de três portas em formato de garfo baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular - Google Patents

Circulador óptico de três portas em formato de garfo baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular Download PDF

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WO2016172779A1
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circulator
resonant cavity
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Leno Rodrigues MARTINS
Gianni Masaki Tanaka PORTELA
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Universidade Federal Do Pará
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Definitions

  • the present invention relates to a fork-shaped three-door circulator based on a two-dimensional triangular lattice photonic crystal.
  • this device can mainly protect signal sources and amplifiers against parasitic reflections that may originate within these systems (isolation function).
  • the device in question can be constructed with reduced dimensions when compared to circulators based on other technologies. This feature favors the use of the proposed circulator in systems that require high density component integration.
  • Photonic crystals are structures composed of materials with different refractive indices periodically distributed in one, two or three spatial dimensions. They have a forbidden frequency band, known as photonic band gap, whose existence is associated with the spatial periodicity of these crystals.
  • Electromagnetic waves often within this range cannot propagate within the photonic crystal and are fully reflected by it.
  • the principle of operation of most devices based on photonic crystal technology is associated with the existence of the photonic band gap.
  • Circulators are mainly used to perform the isolation function in integrated communications systems. This function concerns the protection of signal sources and amplifiers against parasitic reflections, usually coming from unmarried components ideally existing in such systems. These reflections cause instabilities in the The functioning of these systems and their effects can be minimized by the use of devices such as the circulator
  • the circulator described in US20120243844 is based on a two-dimensional photonic crystal composed of a triangular network of holes inserted into a material with magneto-optical properties, subjected to the application of an external magnetic field.
  • This circulator has three waveguides (three ports) symmetrically connected to a resonant cavity located in the center of it in an arrangement resembling the letter Y.
  • patent specification US20130223805 discloses a circulator based on a two-dimensional photonic crystal composed of a square network of dielectric cylinders immersed in air. It has three connected T-shaped waveguides and a resonant cavity formed by ferrite cylinders (whose magnetic permeability varies according to the intensity of an external magnetic field) and radius modified dielectric cylinders (when compared to the other cylinders that make up the photonic crystal).
  • US20120251048 already refers to a four-door circulator based on a two-dimensional photonic crystal with triangular mesh of holes inserted in a magneto-optical material. In this case, two resonant cavities are inserted into the photonic crystal, coupled together.
  • the properties of the magneto-optical material on which these cavities are based depend on the intensity of an external magnetic field acting on the material.
  • the circulator described in patent CN104101947 has three doors and is based on a two-dimensional photonic crystal with square net of dielectric rods (with square cross section) immersed in air.
  • the resonant cavity that makes up the device is based on a square cross-section central dielectric rod made of a magneto-optical material and four triangular cross-section dielectric rods, while the three waveguides are connected to the cavity so that the final arrangement resembles the letter T.
  • the present circulator has the unusual fork shape. This provides greater flexibility in the design of high density component integration communications systems where the possibility of using devices with different geometries is desirable.
  • Circulators based on metallic waveguides or microfite lines are commonly used in communications systems that operate at microwave frequencies. However, in the frequency range used by optical communication systems, the use of these devices is not feasible, as the materials they are made of usually have large losses in this range.
  • the circulator in question can be used in the optical frequency range as the magneto-optical material on which it is based has low losses in this frequency range.
  • the electrical permittivity of the magneto-optical material underlying the device varies with the intensity of an external DC magnetic field.
  • the magnetization of the material is uniform and an electromagnet can be used to perform this function, simplifying the magnetization circuit of the structure.
  • the intensity of the magnetic field generated by the electromagnet is proportional to the intensity of the electric current through it.
  • the developed circulator has three doors and is composed of a two-dimensional photonic crystal based on a triangular network of holes inserted in a material with magneto-optical properties.
  • Three waveguides (each associated with one of the gates) and a resonant cavity are inserted into the crystal by creating a series of controlled defects in the periodic crystal structure. Electromagnetic signals that propagate in the photonic crystal are confined to these defects, given the existence of the photonic band gap. Defects created are classified as follows:
  • the circulator in question has the following characteristics:
  • the photonic crystal on which the device is based has a network constant (a) that depends on the operating frequency range (wavelengths). For the case where the operating wavelength ( ⁇ ) is 1,55 ⁇ , the value normally used in optical communication systems, a is 480 nm;
  • the holes inserted into the magneto-optical material corresponding to the periodic structure of the photonic crystal have a radius of 0.3a; [024] Three waveguides are inserted into the photonic crystal from the creation of three linear defects;
  • a resonant cavity is inserted into the photonic crystal from the creation of various local defects in the central crystal region;
  • the magneto-optical material on which the photonic crystal is based is anisotropic, with tensor electrical permittivity ([ ⁇ ]) and magnetic permeability ( ⁇ ) equal to:
  • ⁇ 0 is the electrical permittivity of free space (in Farads per meter);
  • ⁇ 0 is the free space magnetic permeability (in Henrys per meter);
  • f) g is a parameter dependent on the intensity of the applied external DC magnetic field.
  • Figure 1 presents, in a simplified manner, the structure of the developed circulator.
  • Figure 2 shows, in simplified form, the circulating pump when subjected to the application of a DC + H 0 magnetic field.
  • Figures 2a, 2b and 2c show the cases where excitation is applied to ports 1, 3 and 2 respectively.
  • Figure 3 illustrates, in a simplified manner, the case when the circulator is operating and subjected to the application of a DC-H 0 magnetic field.
  • Figures 3a, 3b and 3c correspond to cases where excitation is applied to ports 1, 2 and 3 respectively.
  • Figure 4 shows, schematically, the proposed circulator acting as an isolator.
  • Figure 5 shows a superior view of the device when subjected to a DC + H 0 magnetic field with excitation applied to port 1, with the photonic crystal, the three waveguides and the resonant cavity on which it is based.
  • Figure 7 shows a top view of the developed circulator operating with excitation applied to gate 2 and subjected to a field.
  • Figure 8 shows the frequency response of the circulator when it is subjected to a DC + H 0 magnetic field.
  • the developed circulator is composed of waveguides 1 (101), 2 (102) and 3 (103), connected to a resonant cavity 104 so that the final arrangement resembles the shape of a fork ( Figure 1).
  • Electromagnetic signals applied to waveguides 201 (FIG. 2a), 203 (FIG. 2b) and 202 (FIG. 2c) excite dipole modes 204 in the resonant cavity whose orientations permit the transmission of signals with low insertion losses to the guides. 203, 202 and 201, respectively. In these cases, waveguides 202, 201 and 203 are isolated in that order.
  • circulators are mainly used as insulators ( Figure 4).
  • the use of the developed circulator as an isolator can be analyzed, for example, considering that: a DC + H 0 magnetic field is applied over resonant cavity 404; a signal generator 405 is connected to waveguide 401; an output load 407 is connected to waveguide 403; an ideally matched load 406 is connected to waveguide 402.
  • an electromagnetic signal 408 from signal generator 405 is transmitted to output load 407.
  • the output load is not perfectly matched, parasitic reflections 409 will originate from it.
  • the circulator in this case promotes non-reciprocal transmission of counterclockwise signals, these reflections will not return to signal generator 405 and are absorbed by the ideally matched load 406.
  • signal generator 405 is protected against the instabilities usually caused by such reflections.
  • the developed circulator can also be used as an isolator in cases where the signal generator is connected to the other two waveguides or when a DC -H 0 magnetic field is applied to the device. In these cases, the positions of the output load and the ideally matched load should be changed according to the previously performed device health analysis.

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Abstract

A presente invenção baseia-se em um cristal fotônico bidimensional em que são inseridos três guias de ondas e uma cavidade ressonante através da criação de defeitos lineares e locais. Por conta do photonic band gap relacionado ao cristal fotônico, sinais eletromagnéticos são confinados no interior dos guias de ondas e da cavidade ressonante. Através da excitação de modos dipolos na cavidade ressonante com orientações que dependem da intensidade de um campo magnético DC aplicado, o circulador em questão pode promover a transmissão não recíproca de sinais nos sentidos horário e anti-horário. Pode executar a função de isolamento e possui formato de garfo, o que proporciona maior flexibilidade no design de sistemas de comunicações ópticas integrados.

Description

"CIRCULADOR ÓPTICO DE TRÊS PORTAS EM FORMATO DE GARFO BASEADO EM UM CRISTAL FOTÔNICO BIDIMENSIONAL COM REDE TRIANGULAR ".
[001 ] A presente invenção refere-se a um circulador de três portas com formato que lembra o de um garfo, baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular.
[002] Em sistemas de comunicações ópticas, este dispositivo pode atuar, principalmente, na proteção de fontes de sinais e amplificadores contra reflexões parasitas que podem se originar dentro destes sistemas (função de isolamento).
[003] Por empregar a tecnologia de cristais fotônicos na sua concepção, o dispositivo em questão pode ser construído com dimensões reduzidas, quando comparado aos circuladores baseados em outras tecnologias. Esta característica favorece a utilização do circulador proposto em sistemas que exigem alta densidade de integração de componentes.
[004] Cristais fotônicos são estruturas compostas por materiais com diferentes índices de refração distribuídos periodicamente em uma, duas ou três dimensões espaciais. Possuem uma faixa de frequências proibidas, conhecida como photonic band gap, cuja existência está associada à periodicidade espacial destes cristais.
[005] Ondas eletromagnéticas com frequência situada dentro desta faixa não podem se propagar dentro do cristal fotônico, sendo totalmente refletidas pelo mesmo. O princípio de funcionamento de boa parte dos dispositivos que se baseiam na tecnologia de cristais fotônicos está associado à existência do photonic band gap.
[006] Circuladores são utilizados, principalmente, para realizar a função de isolamento em sistemas de comunicações integrados. Esta função diz respeito à proteção de fontes de sinais e amplificadores contra reflexões parasitas, normalmente provenientes de componentes não casados idealmente que existem em tais sistemas. Estas reflexões provocam instabilidades no funcionamento destes sistemas e seus efeitos podem ser minimizados com a utilização de dispositivos como o circulador em questão.
[007] Por ser um dispositivo não recíproco, a matriz de espalhamento de um circulador não é simétrica, ou seja, o comportamento do dispositivo não se mantém o mesmo quando a entrada é trocada pela saída e vice-versa. Em um circulador de três portas (1 , 2 e 3), por exemplo, a transmissão de sinais (porta de entrada - porta de saída) pode ocorrer nos sentidos horário (1 - 2, 2 - 3 e 3 1 ) ou anti-horário (1 3, 3 2 e 2 1 ).
[008] Várias patentes relacionadas a circuladores baseados em cristais fotônicos já foram depositadas, dentre as quais se destacam as elencadas a seguir.
[009] O circulador descrito na patente de invenção US20120243844 é baseado em um cristal fotônico bidimensional composto por uma rede triangular de furos inseridos em um material com propriedades magneto-ópticas, sujeito à aplicação de um campo magnético externo. Este circulador possui três guias de ondas (três portas) conectados simetricamente a uma cavidade ressonante localizada no centro do mesmo, em um arranjo que lembra a letra Y.
[010] Por outro lado, o relatório descritivo da patente de invenção US20130223805 apresenta um circulador baseado em um cristal fotônico bidimensional composto por uma rede quadrada de cilindros dielétricos imersos em ar. Possui três guias de ondas conectados no formato T e uma cavidade ressonante formada por cilindros de ferrite (cuja permeabilidade magnética varia de acordo com a intensidade de um campo magnético externo) e por cilindros dielétricos com raios modificados (quando comparados aos demais cilindros que compõem o cristal fotônico).
[01 1 ] Já a patente de invenção US20120251048 faz referência a um circulador de quatro portas baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular de furos inseridos em um material magneto-óptico. Neste caso, são inseridas duas cavidades ressonantes no cristal fotônico, acopladas entre si. As propriedades do material magneto-óptico em que essas cavidades se baseiam dependem da intensidade de um campo magnético externo que atua sobre o material.
[012] Por fim, o circulador descrito na patente CN104101947 possui três portas e é baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede quadrada de hastes dielétricas (com seção transversal quadrada) imersas em ar. A cavidade ressonante que compõe o dispositivo baseia-se em uma haste dielétrica central com seção transversal quadrada feita de um material magneto-óptico e em quatro hastes dielétricas com seção transversal triangular, enquanto que os três guias de ondas são conectados à cavidade de modo que o arranjo final lembra a letra T.
[013] O presente circulador possui o formato pouco usual de garfo. Isto proporciona maior flexibilidade no design de sistemas de comunicações com alta densidade de integração de componentes, onde a possibilidade de utilização de dispositivos com diferentes geometrias é desejável.
[014] Circuladores baseados em guias de ondas metálicos ou em linhas de microfita são comumente utilizados em sistemas de comunicações que operam com frequências de micro-ondas. Entretanto, na faixa de frequências utilizada por sistemas de comunicações ópticas, o uso destes dispositivos é inviável, já que os materiais de que são feitos normalmente apresentam grandes perdas nessa faixa.
[015] O circulador em questão pode ser utilizado na faixa de frequências ópticas, já que o material magneto-óptico em que ele se baseia apresenta baixas perdas nesta faixa de frequências.
[016] Além disso, a permissividade elétrica do material magneto-óptico que serve de base para o dispositivo varia de acordo com a intensidade de um campo magnético externo DC. Neste caso, a magnetização do material é uniforme e um eletroímã pode ser utilizado para a realização desta função, simplificando o circuito de magnetização da estrutura. A intensidade do campo magnético gerado pelo eletroímã é proporcional à intensidade da corrente elétrica que o atravessa. [017] Entre as características de desempenho do circulador desenvolvido, destacam-se as baixas perdas de inserção entre a entrada e a saída, o alto isolamento entre a entrada e a porta isolada e a grande largura de banda de operação.
[018] De modo geral, o circulador desenvolvido possui três portas e é composto por um cristal fotônico bidimensional baseado em uma rede triangular de furos inseridos em um material com propriedades magneto-ópticas. Três guias de ondas (cada um deles associado a uma das portas) e uma cavidade ressonante são inseridos no cristal a partir da criação de uma série de defeitos, de forma controlada, na estrutura periódica do cristal. Sinais eletromagnéticos que se propagam no cristal fotônico são confinados nestes defeitos, haja vista a existência do photonic band gap. Os defeitos criados são classificados da seguinte maneira:
[019] a) Defeitos lineares: correspondem à remoção de furos em linha reta e originam os guias de ondas do dispositivo;
[020] b) Defeitos locais: correspondem à alteração do raio e da posição de furos localizados no centro do dispositivo e originam a cavidade ressonante do dispositivo.
[021 ] De modo específico, o circulador em questão possui as seguintes características:
[022] O cristal fotônico em que se baseia o dispositivo possui constante de rede (a) que depende da faixa de frequências (comprimentos de onda) de operação. Para o caso em que o comprimento de onda de operação (λ) é igual a 1 ,55 μιη, valor normalmente empregado em sistemas de comunicações ópticas, a é igual a 480 nm;
[023] Os furos inseridos no material magneto-óptico correspondentes à estrutura periódica do cristal fotônico possuem raio igual a 0,3a; [024] Três guias de ondas são inseridos no cristal fotonico a partir da criação de três defeitos lineares;
[025] Uma cavidade ressonante é inserida no cristal fotonico a partir da criação de vários defeitos locais na região central do cristal;
[026] Quando um campo magnético externo DC +H0 é aplicado sobre o cristal fotonico, a propagação de sinais eletromagnéticos (porta de entrada - porta de saída) ocorre no sentido anti-horário (1 - 3, 3 - 2 e 2 - 1 );
[027] Quando um campo magnético externo DC -H0 é aplicado sobre o cristal fotonico, a propagação de sinais eletromagnéticos (porta de entrada - porta de saída) ocorre no sentido horário (1 - 2, 2 - 3 e 3 - 1 );
[028] O material magneto-óptico em que se baseia o cristal fotonico é anisotrópico, com permissividade elétrica tensorial ([ε]) e permeabilidade magnética (μ) iguais a:
[029] [ε] = ε( ; μ = μ0
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[030] Onde:
[031 ] a) [ε] é o tensor permissividade elétrica do material;
[032] b) ε0 é a permissividade elétrica do espaço livre (em Farads por metro);
[033] c) μ é a permeabilidade magnética do material (em Henrys por metro);
[034] d) μ0 é a permeabilidade magnética do espaço livre (em Henrys por metro);
[035] e) i é a unidade imaginária;
[036] f) g é um parâmetro dependente da intensidade do campo magnético externo DC aplicado. [037] No que se segue, as características de desempenho e o princípio de funcionamento do dispositivo serão apresentados com o auxílio de uma série de figuras.
[038] A figura 1 apresenta, de maneira simplificada, a estrutura do circulador desenvolvido.
[039] A figura 2 mostra, de modo simplificado, o circulador em funcionamento quando sujeito à aplicação de um campo magnético DC +H0. Nas figuras 2a, 2b e 2c estão representados os casos em que a excitação é aplicada nas portas 1 , 3 e 2, respectivamente.
[040] A figura 3 ilustra, de maneira simplificada, o caso em que o circulador está em funcionamento e submetido à aplicação de um campo magnético DC -H0. As figuras 3a, 3b e 3c correspondem aos casos em que a excitação é aplicada nas portas 1 , 2 e 3, respectivamente.
[041 ] A figura 4 apresenta, de modo esquemático, o circulador proposto atuando como isolador.
[042] A figura 5 mostra uma visão superior do dispositivo quando submetido a um campo magnético DC +H0 e com excitação aplicada na porta 1 , sendo possível observar o cristal fotônico, os três guias de ondas e a cavidade ressonante em que se baseia o dispositivo, além da componente de campo eletromagnético Hz, na frequência central normalizada íoa/2nc = 0,30467, onde: ω é a frequência angular (em radianos por segundo); a é a constante de rede do cristal (em metros); c é a velocidade da luz no espaço livre (aproximadamente igual a 300.000.000 metros por segundo).
[043] A figura 6 apresenta uma visão superior do circulador quando sujeito à aplicação de um campo magnético DC +H0 e com excitação aplicada na porta 3, onde é possível observar o cristal fotônico, os três guias de ondas e a cavidade ressonante que compõem o dispositivo, bem como a componente de campo eletromagnético Hz, na frequência central normalizada íoa/2nc = 0,30467.
[044] A figura 7 mostra uma visão superior do circulador desenvolvido operando com excitação aplicada na porta 2 e submetido a um campo magnético DC +H0, sendo possível a visualização do cristal fotônico, dos três guias de ondas e da cavidade ressonante que fazem parte do circulador, além da componente de campo eletromagnético Hz, na frequência central normalizada íoa/2nc = 0,30467.
[045] A figura 8 apresenta a resposta em frequência do circulador quando o mesmo é submetido a um campo magnético DC +H0.
[046] O circulador desenvolvido é composto pelos guias de ondas 1 (101), 2 (102) e 3 (103), conectados a uma cavidade ressonante 104 de forma que o arranjo final lembra o formato de um garfo (figura 1 ).
[047] No caso em que um campo magnético DC +H0 é aplicado sobre o circulador, ocorre a transmissão não recíproca de sinais no sentido anti-horário, conforme pode ser observado, de modo esquemático, na figura 2. Neste caso, o valor do parâmetro g é igual a 0,3. Sinais eletromagnéticos aplicados nos guias de ondas 201 (figura 2a), 203 (figura 2b) e 202 (figura 2c) excitam modos dipolo 204, na cavidade ressonante, cujas orientações permitem a transmissão dos sinais, com baixas perdas de inserção, para os guias 203, 202 e 201 , respectivamente. Nestes casos, os guias de ondas 202, 201 e 203 são isolados, nesta ordem.
[048] Por outro lado, quando o circulador é submetido à aplicação de um campo magnético DC -H0, a transmissão não recíproca de sinais ocorre no sentido horário, conforme pode ser observado, de modo esquemático na figura 3. Nesta situação, o parâmetro g é igual a -0,3. A aplicação de sinais eletromagnéticos nos guias de ondas 301 (figura 3a), 302 (figura 3b) e 303 (figura 3c) faz com que sejam excitados, na cavidade ressonante, modos dipolo 304 cujas orientações permitem a transmissão dos sinais, com baixas perdas de inserção, para os guias de ondas 302, 303 e 301 , respectivamente. Nestas situações, os guias 303, 301 e 302 são isolados, nesta ordem.
[049] Devido ao fato de promover a transmissão não recíproca de sinais eletromagnéticos, circuladores são utilizados, principalmente, como isoladores (figura 4). A utilização do circulador desenvolvido como isolador pode ser analisada, por exemplo, considerando-se que: um campo magnético DC +H0 é aplicado sobre a cavidade ressonante 404; um gerador de sinais 405 é conectado ao guia de ondas 401 ; uma carga de saída 407 é conectada ao guia de ondas 403; uma carga idealmente casada 406 é conectada ao guia de ondas 402.
[050] Neste caso, um sinal eletromagnético 408 proveniente do gerador de sinais 405 é transmitido para a carga de saída 407. Entretanto, caso a carga de saída não seja perfeitamente casada, reflexões parasitas 409 irão se originar a partir dela. Como o circulador promove, neste caso, a transmissão não recíproca de sinais no sentido anti-horário, estas reflexões não retornarão para o gerador de sinais 405, sendo absorvidas pela carga idealmente casada 406. Deste modo, o gerador de sinais 405 é protegido contra as instabilidades normalmente provocadas por tais reflexões.
[051 ] O circulador desenvolvido também pode ser usado como isolador nos casos em que o gerador de sinais é conectado aos outros dois guias de ondas ou quando é aplicado um campo magnético DC -H0 sobre o dispositivo. Nestes casos, as posições da carga de saída e da carga idealmente casada devem ser alteradas, de acordo com a análise de funcionamento do dispositivo feita anteriormente.
[052] O perfil do campo eletromagnético, considerando a excitação aplicada na porta 501 e a aplicação de um campo magnético DC +H0 sobre o dispositivo, é mostrado na figura 5. Nesta figura, está mostrada a componente Hz do campo eletromagnético, na frequência central normalizada íoa/2nc = 0,30467. Neste caso, pode-se observar, de modo detalhado, que um modo dipolo com nós alinhados com o guia de ondas 502 é excitado na cavidade ressonante do dispositivo, com distribuição de campo aproximadamente igual entre os guias de ondas 501 e 503. Deste modo, o sinal de entrada é transferido, com baixas perdas, para o guia de ondas 503, com isolamento do guia de ondas 502.
[053] Quando a excitação é aplicada no guia de ondas 603 e um campo magnético DC +H0 atua sobre o dispositivo, situação apresentada, de modo detalhado, na figura 6, pode-se observar que o modo dipolo excitado na cavidade ressonante possui nós alinhados com o guia de ondas 601 , com distribuição de campo praticamente igual entre os guias de ondas 602 e 603. Nesta figura está representada a componente de campo eletromagnético Hz, na frequência central normalizada íoa/2nc = 0,30467, sendo possível observar a transmissão de sinais do guia de ondas 603 para o guia de ondas 602, enquanto o guia de ondas 601 permanece isolado.
[054] O funcionamento do circulador como isolador, apresentado de forma esquemática na figura 4, pode ser verificado de forma mais detalhada a partir das figuras 5 e 6. Fazendo uma analogia entre a figura 4 e as figuras 5 e 6, na figura 5 está representada a transmissão de sinais entre o gerador de sinais e a carga de saída, enquanto que na figura 6 está representada a absorção das reflexões parasitas, geradas pela carga de saída, na carga idealmente casada, com proteção do gerador de sinais.
[055] A componente Hz do campo eletromagnético na frequência central normalizada ωει/2πο = 0,30467, no caso em que a excitação é aplicada no guia de ondas 702 e o campo magnético DC +H0 é aplicado sobre o circulador, é mostrada na figura 7. Nesta situação, há uma distribuição de campo aproximadamente igual do modo dipolo excitado entre os guias de ondas 702 e 701 , enquanto que o guia de ondas 703 é alinhado com os nós do modo dipolo. Com isso, ocorre a transmissão de sinais do guia de ondas 702 para o guia de ondas 701 , com isolamento do guia de ondas 703.
[056] A resposta em frequência do circulador, quando é aplicado um campo magnético DC +H0 sobre o dispositivo, é mostrada na figura 8. Na frequência central normalizada íoa/2nc = 0,30467, as perdas de inserção são menores do que -0,45 dB. A largura de banda, definida no nível de -15 dB das curvas de isolamento, é de 173 GHz para as portas 1 e 3 e de 133 GHz para a porta 2, considerando que o circulador opera na faixa de comprimentos de onda de 1 ,55 μιη.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 . Circulador óptico de três portas em formato de garfo baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular, caracterizado pelo fato de consistir em um cristal fotônico onde são inseridos três guias de ondas e uma cavidade ressonante, capaz de realizar a função de isolamento de fontes de sinais contra reflexões parasitas em um sistema de comunicações com alta densidade de integração de componentes.
2. Circulador óptico de três portas em formato de garfo baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular, caracterizado pelo fato de que pode promover a transmissão não recíproca de sinais eletromagnéticos nos sentidos horário e anti-horário, dependendo do sentido de um campo magnético DC aplicado sobre o dispositivo.
3. Circulador óptico de três portas em formato de garfo baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular, caracterizado pelo fato de que o modo dipolo excitado na cavidade ressonante possui orientação tal que a distribuição de campo do mesmo é praticamente igual entre as portas de entrada e de saída, com nós alinhados com o guia de ondas isolado.
4. Circulador óptico de três portas em formato de garfo baseado em um cristal fotônico bidimensional com rede triangular, caracterizado pelo fato de que, na frequência central normalizada de operação u a/2nc = 0,30467, as perdas de inserção são menores que -0,45 dB, enquanto que a largura de banda, definida no nível de -15 dB das curvas de isolamento, é de 173 GHz para as portas 1 e 3 e de 133 GHz para a porta 2, para λ = 1 ,55 μιη.
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