[发明专利]光子晶体波导全偏振态整数比功率分配器

说明书

技术领域

本发明涉及微小光学功率分配领域,尤其涉及一种基于光子晶体技术的微小光学全偏振态整数比功率分配器。 

背景技术

光子晶体波导整数比功率分配器是光子晶体集成光路中不可缺少的光无源器件，是各种光电子集成元件中不可缺少的一部分。光子晶体波导整数比功率分配器可以理想地在输出端按整数比例分配光能量，而且没有明显的反射和散射损失。尽管已有大量的光路结构试图解决固有折射率和波导特性导致的光能损失，但是很少能实现预期的效果。 

目前，大部分光子晶体整数比功率分配器都是在一种偏振态（尤其是TE偏振态）的基础上设计的整数比功率分配器，有的需要添加多个介质柱，有的是按几何对称进行平均分光，有的是利用长程耦合波导（导致结构很大）。然而，无论是上面哪种形式的的光子晶体整数比功率分配器，都不能实现同时对TE、TM混合光的按整数比例分配。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可以同时按同比例进行功率分配的光子晶体完全禁带光整数比功率分配器。 

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的。 

本发明的光子晶体波导全偏振态整数比功率分配器包括一个具有完全禁带 的光子晶体中形成的光子晶体波导，所述的光子晶体由背景介质柱阵列构成；所述的光子晶体波导由一个横向波导和一个与该横向波导垂直相接的垂直波导构成；所述横向波导的一端为输入端，其另一端为输出端；所述的垂直波导为另一输出端；所述横向波导的中部设置有波导缺陷介质柱。 

所述波导缺陷介质柱和背景介质柱均为单轴晶体，所述波导缺陷介质柱单轴晶体的正负性与背景介质柱单轴晶体的正负性相反。 

所述光子晶体波导中的背景介质柱单轴晶体和波导缺陷介质柱单轴晶体的光轴分别平行于背景介质柱的轴线和波导缺陷介质柱的轴线。 

所述的横向波导为光子晶体中移除1排或2排或3排或4排介质柱后的结构；所述的垂直波导为光子晶体中移除1列或2列或3列或4列介质柱后的结构。 

所述的删除型点缺陷由横向波导与垂直波导连接处的两侧波导壁各删除一个背景介质柱构成。 

所述的波导缺陷介质柱数量为1根或多根。 

所述的光子晶体波导为碲介质四方晶格二维光子晶体波导，或蜂窝结构二维光子晶体波导，或孔状三角晶格二维光子晶体波导，或其它非规则形状二维光子晶体波导。 

所述功率整数比为1:m或m:1，其中m为正整数。 

所述光子晶体中的波导缺陷介质柱的轴线与波的传播方向垂直。 

本发明与现有技术相比具有以下优点： 

（1）实现了全偏振态功率整数比分配的功能； 

（2）结构体积小，光传输效率高，适合大规模光路集成； 

（3）本发明在短程通过两个点缺陷就可以完全实现全偏振态功率按整数比 分配的功能，便于集成而且高效； 

（4）本发明应用光子晶体可等比例缩放的特性，通过等比例改变晶格常数的方法，可以实现对不同波长的光波功率分配的功能。 

附图说明

图1是本发明光子晶体波导全偏振态整数比功率分配器的结构示意图。 

图中：入射波导1 上端输出波导2 右端输出波导3 删除型点缺陷4 波导缺陷介质柱5 背景介质柱6 

图2是TE波入射时，两个通道的功率分配随折射率的变化。 

图3是TM波入射时，两个通道的功率分配随折射率的变化。 

图4是本发明在两个输出端功率比为1:1时，TE分量的模拟结果。其中E_y的方向为垂直于纸面向外。 

图5是本发明在两个输出端功率比为1:1时，TM分量的模拟结果。其中H_y的方向为垂直于纸面向外。 

图6是TE模式下，上、右通道的功率值随点缺陷折射率的变化。 

图7是TM模式下，上、右通道的功率值随点缺陷折射率的变化。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。