[发明专利]一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构

权利要求书

1.一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，包括二维六方氮化硼基底（1），所述二维六方氮化硼基底（1）上刻蚀有多个三角形的空气孔（2）；以光入射方向为界，位于二维六方氮化硼基底（1）一侧的多个三角形空气孔（2）呈三角晶格周期性排列形成第一能谷光子晶体结构（4），位于二维六方氮化硼基底（1）另一侧的多个三角形空气孔（2）呈三角晶格周期性排列形成第二能谷光子晶体结构（5），第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）的晶格方向平行于光入射方向，且第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）中的空气孔（2）对向错位设置，在交界处形成拓扑光波导（3）；所述的对向错位设置是指，以光入射方向为参考，第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）中的空气孔的三角形顶点相对设置，第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）中，位于交界处的一排三角形空气孔以不重叠的方式，均匀交错排列。

2.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，空气孔（2）半径，即三角形顶点到中心的距离为130nm；第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）的晶格常数，即相邻两个三角形空气孔（2）中心之间的距离为a=270nm。

3.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，所述二维六方氮化硼基底（1）的厚度和二维六方氮化硼空气孔（2）的深度均为220nm。

4.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，在可见光波段内，二维六方氮化硼基底（1）在x方向与y方向的折射率均为色散折射率，z方向的折射率为1.84，其中，x-y平面为二维六方氮化硼基底（1）所在平面，z为垂直于二维六方氮化硼基底（1）的方向；空气的折射率为1。

5.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，形成拓扑光波导（3）的上下两排对向三角形空气孔的几何中心的距离h的取值范围为0.2a-0.4a，其中a为晶格常数。

6.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，其制备方法为：

首先在有SiO₂的硅基底上沉积二维六方氮化硼基底层；

然后在二维六方氮化硼基底层上涂上光刻胶，使用电子束光刻技术制作出整个器件结构的图形，包括器件轮廓，以及孔洞的图形；

以制作过图形的光刻胶为掩模，采用离子束刻蚀法进行刻蚀，进而刻蚀形成空气孔和整个器件结构的轮廓；

最后去除光刻胶，从而制备出能实现可见光波单向传输的能谷光子晶体结构。