[发明专利]利用可调性光子晶体自准直效应的光束调节器及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用可调性光子晶体自准直效应的光束调节器及应用，更确切地说，本发明结合了光子晶体自准直效应和介质的可调性，使得光子晶体自准直点附近的色散关系能够人为控制，从而实现崭新的光学调控功能。属于光信息技术领域。

背景技术

光集成技术在光通讯、光计算，和光传输中具有潜在的重要应用，因此受到广泛关注1.[S.L.Lin，E.Chow，V.Hietala，P.R.Villeneuve，J.D.Joannopoulos，Experimental Demonstration of Guiding and ending of Electromagnetic Waves in a Photonic Crystal，Science 282，274(1998)]，2.[H.Kosaka，T.Kawashima，A.Tomita，M.Notomi，T.Tamamura，T.Sato，and S.Kawakami，Photonic crystals for micro lightwave circuits using wavelengthdependent angular beam steering，Appl.Phys.Lett.74，1370(1999)]。光子晶体结构由于具有高各向异性和复杂的色散特性，不但具有宏观光学系统的光信号处理功能，而且由于其小尺寸和易集成的特点使其在光集成领域具有明显独特的优势，并已有很多应用。其中，通过光子晶体自准直传播实现无衍射的自导波和分波技术已在理论1.[M.Notomi，Theory of light propagation in strongly modulated photonic crystals：Refractionlick behavior in the vicinity of the photonic band gap，Phys.Rev.B 62，10696(2000).]，2.[X.Yu and S.Fan，Bends and splitters for self-collimated beams in photonic crystals，Appl.Phys.Lett.83，3251(2003)]和实验1.[H.Kosaka，T.Kawashima，A.Tomita，M.Notomi and T.Tamamura，T.Sato and S.Kawakami，Self-collimating phenomena in photonic crystals，Appl.Phys.Lett.74，1212(1999)]，2.[D.M.Pustai，S.Shi，C.Chen，A.Sharkawy，and D.W.Prather，Analysis of splitters for self-collimated beams in planar photonic crystals，Opt.Expr.12，1823(2004)]上得到了证实，它具有利用光子缺陷模导波无法比拟的优越性。但是，由于光子晶体色散效应的存在，自准直及其相关设计都有很强的频率依赖，因此很大程度上限制了应用。另一方面，可调光子晶体的研究在近十年得到了广泛研究，并在液晶、半导体、有机物、胶体材料和超导体等材料中实现，但其应用一般限于调制缺陷模。本发明试图结合了光子晶体自准直和介质可调性，能够灵活调节自准直点附近的色散关系，从而实现新的光学调控功能。

发明内容

本发明结合了光子晶体自准直和介质的可调性，通过介质的可调性调制自准直点附近的能带性质，很大程度上拓宽了自准直范围，而且实现了发散角连续可调、自锁和特殊自感透明等崭新的光学调控功能，是一种多功能光学器件。下面对该器件的功能原理进行详细说明：