[发明专利]一种可实现光学分形的光子晶体结构

说明书

本发明提供了一种可实现光学分形的光子晶体结构，属于光学技术领域。所述光子晶体结构的多层结构满足二元鲁丁‑夏皮诺(Rudin‑Shapiro：RS)序列排列规则，二元RS序列如下迭代规则：S₀＝H，S₁＝HH，S₂＝HHHL，S₃＝HHHLHHLH，……，S_N＝S_N‑1(HH→HHHL，HL→HHLH，LH→LLHL，LL→LLLH)，……，其中N(N＝0，1，2，3，……)序列的序号，S_N表示序列的第N项，HH→HHHL表示将S_N‑1中的HH替换成HHHL，HL→HHLH表示将S_N‑1中的HL替换成HHLH，LH→LLHL表示将S_N‑1中的LH替换成LLHL，LL→LLLH表示将S_N‑1中的LL替换成LLLH；H、L分别表示折射率高、低不同的第一电介质和第二电介质；所述第一电介质和第二电介质的厚度为各自折射率对应的1/4光学波长。本发明能够形成可用于多通道光子滤波器的光学分形态。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种可实现光学分形的光子晶体结构。

背景技术

将折射率不同的电介质在空间呈周期性排列，可以构成一维、二维或三维光子晶体。光子晶体具有能带和带隙结构，该特性使得光子晶体可以对光波进行全透射和全反射。缺陷光子晶体的带隙中存在单一的缺陷模，也叫透射模。缺陷会增强光场的局域性，从而提高光波的共振。于是，缺陷模的透射率极大，而反射极小。

准周期光子晶体也具有能带结构。准周期光子晶体中存在天然的缺陷层，其有序性介于周期性光子晶体和非周期光子晶体之间，常将其用于获得缺陷模输出。另外，准周期光子晶体中缺陷模的数量和位置可以通过增大晶体的序列序号来扩展，且这些缺陷模具有自相似特性，故将这种现象叫光学分形效应，对应的共振模叫光学分形态。光学分形态可被应用于电场局域、反射增强、激光器和滤波器等。

特别地，滤波器根据幅频特性可分为带通、带阻、低通和高通四种类型。在波分复用技术中，需要对多信道进行滤波，这就要用到多通道滤波器。传统的光波分复用器是通过调控光纤光栅的空间周期的来实现对信道的滤波和分离。人造光子晶体的出现，为多通道滤波器的设计提供了新的选择。

准周期光子晶体中，存在许多的透射模，对应着一系列的光学分形态。可以将准周期光子晶体中的光学分形态应用于多通道光滤波器中，信道的数量可以通过序列的序号来扩展，信道的位置可以通过改变光波的入射角大小来灵活地调控。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种可实现光学分形的光子晶体结构，本发明所要解决的技术问题是涉及具有光学分形态的光子晶体结构以应用于多通道光滤波器中。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种可实现光学分形的光子晶体结构，其特征在于，所述光子晶体结构的多层结构满足二元鲁丁-夏皮诺(Rudin-Shapiro：RS)序列排列规则，二元RS序列如下迭代规则：S₀＝H，S₁＝HH，S₂＝HHHL，S₃＝HHHLHHLH，……，S_N＝S_N-1(HH→HHHL，HL→HHLH，LH→LLHL，LL→LLLH)，……，其中N(N＝0，1，2，3，……)序列的序号，S_N表示序列的第N项，HH→HHHL表示将S_N-1中的HH替换成HHHL，HL→HHLH表示将S_N-1中的HL替换成HHLH，LH→LLHL表示将S_N-1中的LH替换成LLHL，LL→LLLH表示将S_N-1中的LL替换成LLLH；H、L分别表示折射率高、低不同的第一电介质和第二电介质；所述第一电介质和第二电介质的厚度为各自折射率对应的1/4光学波长。

进一步的，所述第一电介质为二氧化钛，所述第二电介质为二氧化硅。