[发明专利]基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器

权利要求书

1.一种基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：其包括一个具有三个端口的T字型光子晶体波导，所述T字型波导中心放置一个方形磁光介质杆，所述位于交叉波导中心的四个拐角处，分别设置四个方形介质杆切角成为直角边与背景方形介质杆边长相同的等腰直角三角形以形成拐角介质杆；所述拐角介质杆与其对应格点位置的左边重合或不重合；所述环行器的插入损耗为0.02dB～1dB，其两端口隔离度大于14dB。

2.按照权利要求1所述基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：所述光子晶体由高折射率介质杆在低折射率介质背景中周期排列而成，或由低折射率介质杆在高折射率介质背景中周期排列而成。

3.按照权利要求2所述的基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：所述高折射率介质材料为硅、砷化镓、二氧化钛、氮化硅或折射率大于2的介质，低折射率介质材料为空气、真空、二氧化硅、冰晶石、橄榄油或折射率小于1.6的介质。

4.按照权利要求1所述的基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：所述光子晶体波导的任意输入端输入的波沿顺时针或逆时针环行到相邻的输出波导端口。

5.按照权利要求1所述的基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：所述磁光介质杆为铁氧体或磁光介质材料。

6.按照权利要求1或5所述的基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：所述磁光介质杆的横截面为方形、矩形、圆形、椭圆形、环行、五边形、六边形、任意多边形、任意闭合曲线形状。

7.按照权利要求1所述的基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：所述四个拐角介质杆的横截面为三角形、半圆形、半椭圆形、半多边形、或由一直边和曲线形成的闭合图形。

8.按照权利要求1所述的基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：所述交叉波导的背景介质柱的横截面为三角形、圆形、半圆形、椭圆型、半椭圆形、多边形、或闭合曲线形状。

9.按照权利要求3所述的基于光子晶体波导的超高效紧凑T字型环行器，其特征在于：

所述高折射率介质材料为硅，所述低折射率介质材料为空气，所述光子晶体由硅在空气背景周期排列而成，所述光子晶体中的硅介质柱半径为0.3a，归一化频率为0.4121、分离因子为0.7792、磁光介质柱边长为0.2817a、拐角介质柱中心距为1.2997a，所述环行器的插入损耗为0.02dB，其中a为光子晶体的晶格常数，分离因子为磁光介质的磁导率张量的第1行第2个量的绝对值与第1行第1个元素的值比值，归一化频率为ωa/2πc，ω为圆频率，c为真空中光速；

所述高折射率介质材料为硅，所述低折射率介质材料为空气，所述光子晶体由硅在空气背景周期排列而成，所述光子晶体中的硅介质柱半径为0.3006a～0.3045a，归一化频率为(0.4103～0.4138)、分离因子为(0.7712～0.7906)、磁光介质柱边长为(0.2801a～0.2815a)、拐角介质柱中心距为(1.3224a～1.3365a)或(1.2807a～1.3122a)，所述环行器的插入损耗小于0.05dB；

所述高折射率介质材料为硅，所述低折射率介质材料为空气，所述光子晶体由硅在空气背景周期排列而成，所述光子晶体中的硅介质柱半径为0.28a～0.3344a，归一化频率为(0.4073～0.4160)、分离因子为(0.7634～0.8056)、磁光介质柱边长为(0.2745a～0.2863a)、拐角介质柱中心距为(1.2488a～1.3852a)，所述环行器的插入损耗小于0.2dB；

所述高折射率介质材料为硅，所述低折射率介质材料为空气，所述光子晶体由硅在空气背景周期排列而成，所述光子晶体中的硅介质柱半径为0.2693a～0.3671a，归一化频率为(0.4043～0.4192)、分离因子为(0.7558～0.8208)、磁光介质柱边长为(0.2686a～0.2885a)、拐角介质柱中心距为(1.2304a～1.4764a)，所述环行器的插入损耗小于0.5dB；

所述高折射率介质材料为硅，所述低折射率介质材料为空气，所述光子晶体由硅在空气背景周期排列而成，所述光子晶体中的硅介质柱半径为0.2642a～0.3818a，归一化频率为(0.4016～0.4235)、分离因子为(0.7473～0.8316)、磁光介质柱边长为(0.2639a～0.2922a)、拐角介质柱中心距为(1.2162a～1.6971a)，所述环行器的插入损耗小于1dB。