基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比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偏振度及高消光比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TM禁帶和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桿、單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，或者由一塊高折射率平板薄膜組成，或者由一塊低折射率介質組成；下平板光子晶體為一個TM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、單個第二平板介質桿和背景介質組成；TE光開關頻率為0.453～0.458。本發(fā)明結構實現了高偏振度及高消光比的TE光開關。
【專利說明】基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比TE光開關

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高偏振度及高消光比TE光開關，特別涉及一種基于平板光子晶體絕對禁帶的高偏振度及高消光比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，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材料構成的人工晶體。
[0004]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。
[0005]可調光子晶體帶隙可以應用于信息通訊，顯示和儲存?？梢岳猛獠框寗釉催M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等。
[0006]目前的光開關多數利用非線性效應來實現，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】

[0007]本發(fā)明的目的克服現有技術中的不足，提供一種便于集成的平板光子晶體高偏振度及高消光比TE光開關。
[0008]本發(fā)明的目的是通過下列技術方案予以實現。
[0009]本發(fā)明的平板光子晶體的高偏振度及高消光比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TM禁帶和完全禁帶的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、單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成為一個整體，所述第一平板介質桿由高折射率介質套管和低折射率介質組成，或者由一塊高折射率平板薄膜組成，或者由一塊低折射率介質組成；下平板光子晶體為一個具有TM禁帶和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、單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成為一個整體，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；所述高偏振度及高消光比TE光開關歸一化工作頻率(a/λ)為0.453?0.458,0.503?0.509或者0.553?0.574，稱為工作頻帶。
[0010]所述第一和第二平板光子晶體的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545?0.554a，其旋轉角度為23.25°?26.45°和66.75°?68.95° ;所述第一和第二平板光子晶體的第一和第二平板介質桿的寬度分別為0.075?0.082a。
[0011]所述第一和第二平板光子晶體的第一平板介質桿和第二平板介質桿分別距離旋轉正方形桿中心同一側0.2a。
[0012]所述第一平板光子晶體元胞內第一介質桿中的套管厚度為0-0.004a;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。
[0013]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。
[0014]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的為一種開關狀態(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)。
[0015]在頻率范圍0.453?0.458以內，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)；所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.453?0.458時，TE偏振消光比為_22dB?-23dB，偏振度最高達100%，工作頻段內的TM波被阻止，隔離度為-50dB ?-68dB。
[0016]所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.503?0.509或者0.553?0.574時，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)；所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.503?0.509時，TE偏振消光比為_16dB?_28dB，偏振度最高達100%，工作頻段內的TM波被阻止，隔離度為-16dB?-53dB ;所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.553?0.574時，TE偏振消光比為_16dB?_41dB，偏振度為100%,工作頻段內的TM波被阻止，隔離度為-21dB?-62dB。
[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缺少的元器件，對于網絡的高速運行是非常重要的，大帶寬，低能量損耗，高偏振度及高消光比是衡量開關的重要參數。
[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光開關功能。
[0021]3.本發(fā)明結構實現了高偏振度及高消光比的TE光開關，從而實現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偏振度及高消光比的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)是圖1 (a)、(b)所示本發(fā)明平板光子晶體高偏振度及高消光比TE光開關第一實施方式的結構示意圖。
[0026]圖2 (b)是圖1 (a)、(b)所示本發(fā)明平板光子晶體高偏振度及高消光比TE光開關第二實施方式的結構示意圖。
[0027]圖2 (C)是圖1(a)、(b)所示本發(fā)明平板光子晶體高偏振度及高消光比TE光開關第三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 (a)是實施例2所示歸一化工作頻率(a/λ)為0.453的TE開關光場分布圖。
[0031]圖5 (b)是實施例2所示歸一化工作頻率(a/λ)為0.453的TM開關光場分布圖。
[0032]圖6 (a)是實施例3所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.4567的TE開關光場分布圖。
[0033]圖6 (b)是實施例3所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.4567的TM開關光場分布圖。
[0034]圖7 (a)是實施例4所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.458的TE開關光場分布圖。
[0035]圖7 (b)是實施例4所示歸一化工作頻率(a/λ)為0.458的TM開關光場分布圖。
[0036]圖8 (a)是實施例5所示歸一化工作頻率(a/λ)為0.503的TE開關光場分布圖。
[0037]圖8 (b)是實施例5所示歸一化工作頻率(a/λ)為0.503的TM開關光場分布圖。
[0038]圖9 (a)是實施例6所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.5071的TE開關光場分布圖。
[0039]圖9(b)是實施例6所示歸一化工作頻率(a/λ)為0.5071的TM開關光場分布圖。
[0040]圖10 (a)是實施例7所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.509的TE開關光場分布圖。
[0041]圖10(b)是實施例7所示歸一化工作頻率(a/λ)為0.509的TM開關光場分布圖。
[0042]圖11 (a)是實施例8所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.558的TE開關光場分布圖。
[0043]圖11 (b)是實施例8所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.558的TM開關光場分布圖。
[0044]圖12 (a)是實施例9所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.566的TE開關光場分布圖。
[0045]圖12 (b)是實施例9所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.566的TM開關光場分布圖。
[0046]圖13 (a)是實施例10所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.574的TE開關光場分布圖。
[0047]圖13 (b)是實施例10所示歸一化工作頻率(a/ λ )為0.574的TM開關光場分布圖。

【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0049]本發(fā)明基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比TE光開關，如圖1(a)所示，平板光子晶體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TM禁帶和完全禁帶的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、單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，或者由一塊高折射率平板薄膜組成，或者由一塊低折射率介質組成；如圖1(b)所示，下平板光子晶體為一個具有TM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、單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，低折射率介質為真空、空氣、冰晶石、_■氧化娃、有機泡沫、撤攬油或者折射率小于1.5的介質。聞偏振度及聞消光比TE光開關歸一化工作頻率(a/ λ )為0.453?0.458,0.503?0.509或者0.553?0.574，此工作頻帶為上平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶且為下平板光子晶體的完全禁帶，或者為上平板光子晶體的完全禁帶且為下平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數，λ為入射波波長。
[0050]通過調節(jié)上下平板光子晶體在光路中的位置實現高消光比的偏振無關光開關；第一平板光子晶體位于光路中，第二平板光子晶體在光路外部為高偏振度及高消光比TE光開關的第一開關狀態(tài)；第二平板光子晶體位于光路中，第一平板光子晶體在光路外部為高偏振度及高消光比TE光開關的第二開關狀態(tài)。
[0051]高偏振度及高消光比TE光開關，TE光開關在工作頻率范圍(a/λ)為0.453?0.458以內，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)；所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.453?0.458時，TE偏振消光比為_22dB?_23dB，偏振度最高達100%，工作頻帶內的TM波被阻止，隔離度為-50dB?-68dB，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數，λ為入射波波長。
[0052]TE光開關在頻率范圍(a/λ)為0.503?0.509或者0.553?0.574以內，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)；所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ )為0.503?0.509時，TE偏振消光比為_16dB?-28dB，偏振度最高達100%，工作頻帶內的TM波被阻止，隔離度為-16dB?-53dB ;所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ )為0.553?0.574時，TE偏振消光比為_16dB?-4 IdB,偏振度最高達100%,工作頻段內的TM波被阻止，隔離度為-21dB?-62dB。
[0053]光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，光開關的偏振度，是指開關接通狀態(tài)下，輸出端TE波和TM波光功率之差與這兩個光功率之和的比值。
[0054]本發(fā)明可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TE光開關，其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TM禁帶和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桿、單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套管和套管內的低折射率介質構組成，第一平板光子晶體中元胞內第一介質桿中的套管厚度為O?0.004a ;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TM禁帶和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、單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，第一和第二平板光子晶體的第一平板介質桿和第二平板介質桿分別距離旋轉正方形桿中心0.2a。第一、第二平板光子晶體的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545?0.554a，其旋轉角度為16.01°?35.04°和55°?66.83°，第一和第二平板光子晶體的第一和第二平板介質桿的寬度分別為0.075?0.082a ;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。高偏振度及高消光比TE光開關歸一化工作頻率(a/λ )為0.453?0.458,0.503?0.509或者0.553?0.574，此頻帶為上平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶且為下平板光子晶體的完全禁帶，或者為上平板光子晶體的完全禁帶且為下平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數，λ為入射波波長。
[0055]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TE光開關，其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TM禁帶和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桿、單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，第一平板介質桿由一塊塊高折射率平板薄膜組成；下平板光子晶體為一個具有TM禁帶和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、單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，所述第一和第二平板光子晶體的第一平板介質桿和第二平板介質桿分別距離旋轉正方形桿中心0.2a，第一、第二平板光子晶體的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545?0.554a，其旋轉角度為23.25°?26.45°和66.75°?68.95°，第一和第二平板光子晶體的第一和第二平板介質桿的寬度分別為0.075?
0.082a。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。高偏振度及高消光比TE光開關歸一化工作頻率(a/ λ )為0.453?0.458,0.503?0.509或者0.553?
0.574，此頻率范圍為上平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶且為下平板光子晶體的完全禁帶，或者為上平板光子晶體的完全禁帶且為下平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數，λ為入射波波長。
[0056]還可以根據圖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TE光開關:其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TM禁帶和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桿、單個第一平板介質桿和背景介質組成，第一平板介質桿由一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一條槽，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TM禁帶和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、單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，第一和第二平板光子晶體的第一平板介質桿和第二平板介質桿分別距離旋轉正方形桿中心0.2a，第一和第二平板光子晶體的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.45?0.554a，其旋轉角度為16.01°?35.04°和55°?66.83° ;第一和第二平板光子晶體的第一和第二平板介質桿的寬度分別為0.075?0.082a，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，高偏振度及高消光比TE光開關歸一化工作頻率(a/ λ )為0.453?0.458,0.503?0.509或者0.553?0.574，此工作頻率范圍為上平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶且為下平板光子晶體的完全禁帶，或者為上平板光子晶體的完全禁帶且為下平板光子晶體的TM禁帶和TE傳輸帶，其中a為第一和第二平板光子晶體的晶格常數，λ為入射波波長。
[0057]對于上述三種實施方式，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、電力或磁力來實現。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。
[0058]實施例1
[0059]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3為第二平板光子晶體的光子帶結構圖，圖4為第一平板光子晶體的光子帶結構圖，對比可知，在歸一化工作頻率(a/λ )范圍為0.4506?0.4745和0.5531?0.5795中，該結構實現了高偏振度及高消光比TE光開關，從而實現了高消光比的光開關功能。
[0060]實施例2
[0061]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ )為0.453,米用第一種實施方式,利用三維結構數值驗證，其中包括5層高折射率旋轉介質桿和5層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖5(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0062]實施例3
[0063]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ )為0.4567,米用第一種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括5層高折射率旋轉介質桿和5層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖6(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0064]實施例4
[0065]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ)為0.458，采用第二種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括5層高折射率旋轉介質桿和5層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖7(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0066]實施例5
[0067]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ)為0.503，采用第三種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括9層高折射率旋轉介質桿和9層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖8(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0068]實施例6
[0069]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ)為0.5071，采用第三種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括9層高折射率旋轉介質桿和9層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖9(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0070]實施例7
[0071]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ)為0.509，采用第三種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括9層高折射率旋轉介質桿和9層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖10(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好?！?br> [0072]實施例8
[0073]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ)為0.558，采用第三種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括9層高折射率旋轉介質桿和9層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖11(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0074]實施例9
[0075]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ)為0.566，采用第三種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括9層高折射率旋轉介質桿和9層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖12(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0076]實施例10
[0077]本實施例中，歸一化光子工作頻率(a/λ)為0.574，采用第三種實施方式，利用三維結構數值驗證，其中包括9層高折射率旋轉介質桿和9層高折射率介質脈絡，高折射率介質脈絡由旋轉桿和平板連桿構成，由如圖13(a)、(b)數值模擬結果可知:開關效果具有高偏振度，并且消光效果很好。
[0078]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偏振度及高消光比TE光開關，其特征在于，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TM禁帶和完全禁帶的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、單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，或者由一塊高折射率平板薄膜組成，或者由一塊低折射率介質組成；所述下平板光子晶體為一個具有TM禁帶和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、單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以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；所述高偏振度及高消光比TE光開關歸一化工作頻率(a/λ)為0.453?0.458,0.503?0.509或者0.553?0.574，稱為工作頻帶。
2.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比TE光開關，其特征在于，所述第一平板光子晶體元胞內第一介質桿中的套管厚度為O?0.004a ;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偏振度及高消光比TE光開關，其特征在于，所述第一和第二平板光子晶體的高折射率旋轉正方形桿的邊長分別為0.545?0.554a，其旋轉角度為23.25°?26.45°和66.75°?68.95° ;所述第一和第二平板光子晶體的第一和第二平板介質桿的寬度分別為0.075?0.082a。
4.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比TE光開關，其特征在于，所述第一和第二平板光子晶體的第一平板介質桿和第二平板介質桿分別距離旋轉正方形桿中心0.2a。
5.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比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。
6.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比TE光開關，其特征在于，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。
7.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比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)。
8.按照權利要求1或7所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比TE光開關，其特征在于，在頻率范圍0.453?0.458以內，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)；所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)為0.453?0.458時，TE偏振消光比為-22dB?-23dB，偏振度最高達100%，工作頻帶內的TM波被阻止，隔離度為_50dB?_68dB。
9.按照權利要求1或7所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比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 )為0.503?0.509或者0.553?0.574時，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)；所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/ λ )為0.503?0.509時，TE偏振消光比為_16dB?_28dB，偏振度為100%，工作頻帶內的TM波被阻止，隔離度為-16dB?-53dB ;所述TE光開關的歸一化工作頻率(a/λ)為0.553?0.574時，TE偏振消光比為-16dB?-41dB，偏振度為100%,工作頻段內的TM波被阻止，隔離度為-21dB?-62dB。
10.按照權利要求1所述的基于平板光子晶體的高偏振度及高消光比TE光開關，其特征在于，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】G02B26/00GK104459991SQ201410759473
【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