具体实施方式】
[0031] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步阐述。
[0032] 如图1所示，本发明的光子晶体环行器主体为低折射率背景介质00中的一个二维 六角形光子晶体波导，所述六角形光子晶体波导由三角晶格排布的二维第一介质材料柱构 成。所述低折射率背景介质材料为空气。所述六角形光子晶体波导包括六个交叉于中心位 置且成60°旋转对称分布的分支波导，六个分支波导的中轴线分别位于沿水平负方向、与 水平成240°夹角方向、与水平成300°夹角方向、水平正方向、与水平成60°夹角方向、与 水平成120°夹角方向。每个分支波导的宽度为3a，并且长度为na，其中a为光子晶体的晶 格常数，n为大于或等于4的整数。所述六个分支波导中两两之间填充三角晶格阵列排布的 第一介质材料柱01。所述三角晶格阵列的晶格常数a设定为10mm所述第一介质材料柱01 的横截面为圆形或者正多边形，所述第一介质材料柱的横截面优选为圆形，半径为2. 2mm， 其横截面在x-y平面上，圆柱轴线沿z轴方向，所述第一介质材料柱01采用硅材料，折射 率为3. 4。本发明的环行器包括六角形光子晶体分支波导和六个波导端口，所述六角形光 子晶体分支波导为六个交叉于光子晶体的中心位置，且成60°旋转对称分布的六角形光子 晶体分支波导，六个光子晶体分支波导分别对应六个波导端口，即第一波导端口 11、第二 波导端口 12、第三波导端口 13、第四波导端口 14、第五波导端口 15和第六波导端口 16,所 述六个波导端口分别对称分布于光子晶体外围端面。
[0033] 在所述六个光子晶体分支波导的中轴线交汇处，即光子晶体的中心位置引入一个 起引导作用的第二介质材料柱02,所述第二介质材料柱02的横截面采用正六边形，该正六 边形的六个顶端分别在所述对应的六个分支波导中轴线上。所述第二介质材料柱02的材 料采用硅材料，折射率为3. 4。
[0034] 在所述第二介质材料柱02外围，即第一邻近处分别沿六个光子晶体波导的中轴 线上，即分别沿水平负方向、与水平成240°夹角方向、与水平成300°夹角方向、水平正方 向、与水平成60°夹角方向和与水平成120°夹角方向上引入六个相同磁光材料柱A、B、C、 D、E和F，每一个磁光材料柱与所述第二介质材料柱02的中心距离均为1. 8a，即18mm。
[0035] 所述磁光材料柱A、B、C、D、E和F均采用铁氧体材料，所述磁光材料柱A、B、C、D、 E和F的横截面分别采用圆形，介电常数为12. 9,磁导率张量为：
[0036]
【主权项】
1. 一种紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述环行器主体为低折射率背景 介质中的一个二维六角形光子晶体波导，所述六角形光子晶体波导由三角晶格排布的二维 第一介质材料柱构成，其特征在于，包括六角形光子晶体分支波导和六个波导端口，所述六 角形光子晶体分支波导为六个交叉于光子晶体的中心位置，且成60°旋转对称分布的六角 形光子晶体分支波导；所述六个光子晶体分支波导分别对应六个波导端口，六个波导端口 分别对称分布于光子晶体外围端面；所述六角形光子晶体波导的中心位置设置一个第二介 质材料柱，在所述第二介质材料柱的第一邻近处分别设置六个相同的磁光材料柱；在所述 第二介质材料柱的第二邻近处分别设置六个相同的第三介质材料柱，电磁波信号从任意一 个波导端口输入，将从下一个相邻波导端口输出，其余波导端口均处于信号隔离状态以形 成单方向环行传输。
2. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述低折射率 背景介质为空气、真空、泡沫，或者折射率小于1. 5的介质材料。
3. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述第一介质 材料柱的折射率为硅、砷化镓、二氧化钛、氮化镓，或者折射率大于2的介质材料；所述第一 介质材料柱的横截面为圆形或者正多边形，所述第一介质材料柱横截面优选为圆形。
4. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述六个分支 波导的中轴线分别位于沿水平负方向、与水平成240°夹角方向、与水平成300°夹角方 向、水平正方向、与水平成60°夹角方向、与水平成120°夹角方向。
5. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述三角形光 子晶体的每个分支波导的宽度w为3a，长度为na，所述a为光子晶体的晶格常数，η为不小 于4的整数。
6. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，第二介质材料 的折射率为硅、砷化镓、二氧化钛、氮化镓或者折射率大于2的介质材料；所述第二介质材 料柱的横截面为正六边形或圆形，所述第二介质材料柱横截面优选为正六边形，且该正六 边形的六个顶端分别对应所述的六个光子晶体分支波导的中轴线。
7. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述第二介质 材料柱的中心与所述六个磁光材料柱的中心距离均为I. 8a，所述a为光子晶体的晶格常 数。
8. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述磁光材料 柱为铁氧体材料；所述磁光材料柱的横截面为圆形或正多边形，所述磁光材料柱横截面优 选为圆形。
9. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，第三介质材料 柱的材料为硅、砷化镓、二氧化钛、氮化镓，或者折射率大于2的介质材料，所述第三介质材 料柱的横截面为正三角形或者圆形，所述第三介质材料柱的横截面为正三角形，且该正三 角形的中心点和一个顶点均位于对应的分支波导中轴线上，该顶点对应所在的波导端口方 向。
10. 按照权利要求1所述的紧凑型六端口光子晶体环行器，其特征在于，所述六个第三 介质材料柱的中心与所述第二介质材料柱的中心距离均为3. 2a，所述a为光子晶体的晶格 常数。
【专利摘要】本发明公开了一种紧凑型六端口光子晶体环行器，包括六角形光子晶体分支波导和六个波导端口，六个光子晶体分支波导分别对应六个波导端口，六个波导端口分别对称分布于光子晶体外围；六角形光子晶体波导的中心位置设置一个第二介质材料柱，在第二介质材料柱的第一邻近处分别设置六个相同的磁光材料柱；在第二介质材料柱的第二邻近处分别设置六个相同的第三介质材料柱，电磁波信号从任意一个波导端口输入，将从下一个相邻波导端口输出，其余波导端口均处于信号隔离状态以形成单方向环行传输。本发明结构紧凑，易于其它光子晶体器件实现集成。
【IPC分类】G02B6-122, G02F1-095
【公开号】CN104570409
【申请号】CN201410515362
【发明人】王琼, 欧阳征标
【申请人】欧阳征标, 深圳大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年9月29日