[发明专利]一种复合结构光子晶体波分复用器件及其使用方法

权利要求书

1.一种复合结构光子晶体波分复用器件，其特征在于，包括斜方晶格的二维光子晶体结构和正方晶格的二维伦伯透镜；

二维光子晶体由硅介质柱构成，硅介质柱以斜方晶格排列，硅介质柱均匀分布；二维光子晶体一侧连接二维伦伯透镜，二维伦伯透镜由正方晶格结构光子晶体构成；

a₃是二维伦伯透镜的正方晶格结构光子晶体的晶格常数，a₃＝410nm，二维伦伯透镜正方晶格硅介质柱的半径r₂根据二维伦伯透镜折射率关系变化；

半径r₂与二维伦伯透镜折射率的变化关系如下：

二维伦伯透镜的折射率变化公式为(I)

其中，r_d表示二维伦伯透镜内按正方晶格排列的每一介质柱距透镜中心的距离，R是二维伦伯透镜的半径，n为二维伦伯透镜的折射率；

二维伦伯透镜折射率和硅介质柱半径r₂之间关系如公式(Ⅱ)

其中，ε＝n²，

ε是二维伦伯透镜的介电常数，f是二维伦伯透镜正方晶格介质柱的填充比，ε_air是背景空气的介电常数，ε_si是二维伦伯透镜正方晶格介质柱的介电常数，S是单个晶格区域的面积；

半径r₂随二维伦伯透镜折射率n的变化关系如公式(III)

2.根据权利要求1所述的复合结构光子晶体波分复用器件，其特征在于，a₁，a₂是斜方晶格的晶格常数，a₁＝a₂＝510nm，晶格角度为75°。

3.根据权利要求2所述的复合结构光子晶体波分复用器件，其特征在于，硅介质柱的半径r₁＝0.4*a₁＝204nm。

4.根据权利要求1所述的复合结构光子晶体波分复用器件，其特征在于，二维伦伯透镜的半径R＝24um。

5.一种利用权利要求1-4所述的任意一项权利要求所述的复合结构光子晶体波分复用器件的使用方法，包括步骤如下，使用时，波长范围为1500nm-1600nm，束腰为4um的高斯光束以14°的入射角从斜方晶格侧入射到该器件，在此过程中光束的聚焦点在二维伦伯透镜表面，不同波长的光束聚焦在伦伯透镜表面的不同位置。

6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，由于不同波长的光束聚焦点位置不同，利用探测器对二维伦伯透镜表面的光束聚焦点位置进行探测，器件的特性通过时域有限差分法分析聚焦效果。