基于空气柱及铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的制作方法

本发明涉及集成光学技术领域，特别是涉及一种基于空气柱及铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导。

背景技术：

材料、能源、信息是当今世界文明的三大支柱。当今社会正在向信息化快速发展，信息通信技术及应用相当广泛，各类电子产品出现在我们生活的方方面面，飞速增长的信息充斥在我们的生活之中，这让我们对信息的处理速度以及存储容量提出了新要求。与此同时更高效高速与微型化的集成方法不断更迭，芯片尺寸不断减小。上世纪半导体物理学科建立以来，电子成为集成芯片中主要的信息载体，但由于电子间库伦效应的存在，集成电路性能的提高必定将与其集成度的减小相矛盾。此时，光子的性能优势突显，能在大大提高信息传输速度的同时减小损耗，不断提高集成度。光子晶体的提出使得光子的优势更加明显。控制光子、设计和生产光器件成为可能，为未来的全光通信、光子计算机等提供解决方案。

光子晶体是一种全新的人工微结构材料，具有诸多优良特性，如光子带隙、光子局域、慢光效应等。其中独特的带隙与慢光效应为设计具有更高集成度以及更好性能的光通信器件提供可能，适应了光通信的发展对光通信器件集成度要求越来越高的要求。光子晶体从根本上解决了微纳尺寸光器件控光的难题，提供了实现超密集型集成器件的新途径，使得基于光子晶体的光子晶体波导、滤波器、调制器、分束器等具有广泛的应用前景。

波导作为集成光学中的最基础的通道，其集成化一直是限制集成光学发展的核心问题，如何设计微纳级别的集成波导，同时保证一定的传输带宽与较低的传输损耗一直是集成光学发展的瓶颈。传统的全反射原理制成的波导或者传统脊型波导普遍存在波导转弯角度小、传输损耗高、传输带宽低、无法集成等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于空气柱及铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导，以解决传统波导转弯角度小、传输损耗高、传输带宽低、无法集成的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导，所述基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导包括：60°弯曲波导以及设置在所述60°弯曲波导的弯曲波导处的空气柱结构；

所述60°弯曲波导为三角晶格的二维光子晶体结构引入线缺陷后得到；所述三角晶格的二维光子晶体结构中包括第一介质和第二介质；所述第一介质与所述第二介质是不同的介质；所述三角晶格的每个交点处均放置一个所述第一介质，各个所述第一介质之间填充所述第二介质，形成所述第一介质与所述第二介质交替出现的二维周期结构；

所述空气柱结构包括6个空气柱；所述6个空气柱分别为第一空气柱、第二空气柱、第三空气柱、第四空气柱、第五空气柱以及第六空气柱；所述弯曲波导处包括第一波导、拐点以及第二波导；所述第一波导与所述第二波导关于所述拐点所在的中心线对称；位于所述中心线上且与所述拐点相邻的两个第一介质分别为内侧第一介质和外侧第一介质；所述内侧第一介质位于所述弯曲波导处内侧；所述外侧第一介质位于所述弯曲波导处外侧；位于所述第一波导边缘且分别与所述拐点和所述外侧第一介质相邻的第一介质称为目标第一介质；所述拐点、所述外侧第一介质以及所述目标第一介质共同所在的三角晶格为第一目标三角晶格；所述第二空气柱位于所述第一目标三角晶格中心；所述第五空气柱与所述第二空气柱关于所述中心线对称设置；位于所述第一波导内且与所述第一目标三角晶格相邻的三角晶格称为第二目标三角晶格；与所述第二目标三角晶格相邻且拐点所在的三角晶格称为第三目标三角晶格；所述第二目标三角晶格与所述第三目标三角晶格的公共边称为目标边；所述第三空气柱位于所述目标边的中心位置；所述第六空气柱与所述第三空气柱关于所述中心线对称设置；与所述第二目标三角晶格相邻且所述目标第一介质所在的三角晶格称为第四目标三角晶格；所述第一空气柱位于所述第四目标三角晶格中心；所述第四空气柱与所述第一空气柱关于所述中心线对称设置。

可选的，所述第一介质为空气介质柱；所述第二介质为铌酸锂介质。

可选的，相邻两个所述第一介质的中心之间的距离a为500nm至700nm；所述第一介质的半径r＝0.3a～0.4a。

可选的，所述第二空气柱的半径r’＝0.5r；所述第三空气柱、所述第五空气柱、所述第六空气柱与所述第二空气柱的半径均相同。

可选的，所述第一空气柱的半径r”＝0.46r；所述第四空气柱与所述第一空气柱的半径相同。

一种基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导，所述基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导包括：60°弯曲波导以及设置在所述60°弯曲波导的弯曲波导处的铌酸锂空气柱结构；所述铌酸锂空气柱结构包括1个空气柱和3个铌酸锂柱；

所述60°弯曲波导为三角晶格的二维光子晶体结构引入线缺陷后得到；所述三角晶格的二维光子晶体结构中包括第一介质和第二介质；所述第一介质与所述第二介质是不同的介质；所述三角晶格的每个交点处均放置一个所述第一介质，各个所述第一介质之间填充所述第二介质，形成所述第一介质与所述第二介质交替出现的二维周期结构；

所述3个铌酸锂柱分别为第一铌酸锂柱、第二铌酸锂柱以及第三铌酸锂柱；所述弯曲波导处包括第一波导、拐点以及第二波导；所述第一波导与所述第二波导关于所述拐点所在的中心线对称；位于所述中心线上且与所述拐点相邻的两个第一介质分别为内侧第一介质和外侧第一介质；所述内侧第一介质位于所述弯曲波导处内侧；所述外侧第一介质位于所述弯曲波导处外侧；所述第一铌酸锂柱位于所述拐点处；所述空气柱位于所述内侧第一介质处；

位于所述第一波导边缘且分别与所述拐点和所述外侧第一介质相邻的第一介质称为目标第一介质；所述拐点、所述外侧第一介质以及所述目标第一介质共同所在的三角晶格为第一目标三角晶格；所述第一目标三角晶格的三条中线中穿过所述拐点的中线称为目标中线；所述第二铌酸锂柱位于所述目标中线上，且所述第二铌酸锂柱的中心与所述目标第一介质的中心之间的距离为0.6a；a为相邻两个所述第一介质的中心之间的距离；所述第三铌酸锂柱与所述第二铌酸锂柱关于所述中心线对称设置。

可选的，所述第一介质为铌酸锂介质柱；所述第二介质为空气介质。

可选的，相邻两个所述第一介质的中心之间的距离a为580nm至750nm；所述第一介质的半径r＝0.18a～0.3a。

可选的，所述空气柱的半径r’＝0.9r。

可选的，所述第一铌酸锂柱的半径为r”＝0.48r；所述第二铌酸锂柱、所述第三铌酸锂柱与所述第一铌酸锂柱的半径相同。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种基于空气柱及铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导，三角晶格光子晶体通过引入缺陷后的光子局域特性，对对应频率的电磁波形成导波，由于其本身的波导宽度就在纳米级别，因此通过设计后的60°弯曲波导，能够保证高转弯半径的同时，获得极高的传输效率与传输带宽。本发明提供的基于空气柱及铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导能够解决集成光学中波导微型化、高传输带宽、低传输损耗的问题，为未来集成光学提供一种弯曲波导设计的极佳解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的三角晶格的二维光子晶体的基本结构示意图；

图2为本发明提供的未优化的60°弯曲波导的结构示意图；

图3为本发明提供的三角晶格光子晶体波导的优化原理图；其中图3(a)为三角晶格图形的骨架示意图；图3(b)为完美光子晶体的结构示意图；图3(c)为二维完美光子晶体的平面图；图3(d)为在完美光子晶体中引入缺陷的示意图；图3(e)为引入缺陷后得到的60°弯曲波导的结构示意图；图3(f)为对60°弯曲波导结构进行优化的示意图；

图4为本发明提供的60°弯曲波导的结构示意图；

图5为本发明提供的基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的结构示意图；

图6为本发明提供的基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的局部放大结构示意图；

图7为本发明提供的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的结构示意图；

图8为本发明提供的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的局部放大结构示意图；

图9为本发明实施例提供的未优化的弯曲波导和优化后的弯曲波导中传输模式的示意图；其中图9(a)为未优化的弯曲波导中的传输模式示意图，图9(b)为优化后的弯曲波导中的传输模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明针对以铌酸锂与空气介质为基底材料的二维三角晶格光子晶体设计了两种弯曲薄膜波导，分别为基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导以及基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导。两种波导分别对近红外波段的tm与te模式的光波实现高带宽、高效率传输。两种波导的结构设计均能够实现波导微型化，并应用于各种集成光学设计之中，解决了波导转弯角度小、传输损耗高、传输带宽低、无法集成等的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明首先选择以三角晶格的二维光子晶体为基本结构，其结构如图1所示。其中黑色圆圈为第一介质1，白色背景为第二介质2，第一介质1以3个圆圈形成等边三角形为一个周期在平面中展开，形成第一介质1与第二介质2交替出现的二维周期结构。该三角晶格二维光子晶体结构的主要参数包括：相邻两个第一介质1的中心之间的距离，以a表示，也称为周期常数；单个第一介质1的圆形半径，以r表示。两者的比值r/a为占空比，占空比的变化使该微结构产生光子禁带，对应频段的电磁波将无法传输。通过在图1所示的三角晶格二维光子晶体结构中引入线缺陷，即形成如图2所示的未优化的60°弯曲波导，在这些线缺陷中将形成光子局域，将形成对应禁带频段的电磁波导波，形成高传输模，实现高带宽、低传输损耗的微纳级薄膜波导。

引入缺陷后的光子晶体将直接形成光子晶体波导，未优化的薄膜波导如图2所示，弯曲波导前、后由于光波的传输模式不匹配，且波矢不同，导致传输效率极低，无法形成导波。本发明通过对该波导弯曲结构进行局部的周期常数变化，起到弯曲波导传输模式的匹配，形成高传输模。

为了有助于理解光子晶体波导，首先简单说明下该三角晶格构成的原理。如图3(a)是三角晶格图形的骨架，这与阿基米德二维周期图形中的(3⁶)结构相同，本发明中的两种光子晶体波导都是基于该图形结构进行设计的。本发明在每个三角晶格交点处放置一个圆形介质，该介质命名为“第一介质1”，在图3(b)中利用黑色圆形表示，其余部分填充另一种介质，命名为“第二介质2”，只要保证第一介质1与第二介质2是不同的介质，即形成了完美光子晶体。将图3(b)中的黑色的骨架线擦去之后，便能得到二维完美光子晶体的平面图，如图3(c)所示。

为了更加明了的说明本发明两种波导结构的设计，图3(d)-图3(e)中继续利用带有骨架线的结构图进行说明。这里可以理解为所有被骨架线覆盖的部分均不能使对应频率的电磁波通过。在铌酸锂与空气周期交替的结构中，对应频率的电磁波波长大约为周期常数的2.2～2.6倍，而占空比影响光子带隙的宽度，这就是光子晶体的禁带特性。所以本发明需要设置500～700nm的周期常数，这样才能保证禁带落在近红外波段(1300nm～1800nm)，同时通过调整占空比r/a，使禁带准确的落在1550nm附近，并尽量提高带隙宽度。

为了使光子晶体中能够形成导波，可以破坏掉完美光子晶体的严格的周期结构，这样晶格之间的骨架线也会一并破坏，如图3(d)，将图中虚线中的圆形第一介质全部去掉，这个步骤叫作“引入缺陷”。引入缺陷后结构中将出现局部由第二介质2形成的导波，这部分称作“光子局域”，由于电磁波无法在骨架中传输，所以电磁波只能沿该光子局域形成的导波传输，即为光子晶体波导。

本发明中仅研究60°弯曲波导，其结构如图3(e)所示，波导宽度为由于a为500nm～700nm，则该光子晶体波导宽度为700nm～980nm之间。

图4为本发明提供的60°弯曲波导的结构示意图。如图4所示，本发明60°弯曲波导的弯曲波导处分为3个部分，分别为第一波导(波导1)、拐点以及第二波导(波导2)。其中由于拐点的存在，波导1与波导2中的传播模式并不相同，导致电磁波无法直接完成从波导1耦合进入波导2的过程。因此本发明通过改变拐点的结构，如图3(f)所示(该图中的结果仅是示意结构的调制，并不表示实际的优化结构)，可以使电磁波在拐点处改变传输模式，使波导1与波导2匹配，从而形成无损耗传输。

图5为本发明提供的基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的结构示意图；图6为本发明提供的基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的局部放大结构示意图。参见图5和图6，本发明提供的一种基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导，其结构包括：60°弯曲波导以及设置在所述60°弯曲波导的弯曲波导处的空气柱结构。

所述60°弯曲波导为三角晶格的二维光子晶体结构引入线缺陷后得到。所述三角晶格的二维光子晶体结构中包括第一介质和第二介质；所述第一介质与所述第二介质是不同的介质。所述三角晶格的每个交点处均放置一个所述第一介质1，各个所述第一介质1之间填充所述第二介质2，形成所述第一介质1与所述第二介质2交替出现的二维周期结构。

所述空气柱结构包括6个空气柱；所述6个空气柱分别为第一空气柱301、第二空气柱302、第三空气柱303、第四空气柱304、第五空气柱305以及第六空气柱306。如图4所示，所述弯曲波导处包括第一波导、拐点4以及第二波导。如图6所示，所述第一波导与所述第二波导关于所述拐点4所在的中心线对称。位于所述中心线上且与所述拐点4相邻的两个第一介质分别为内侧第一介质501和外侧第一介质502；所述内侧第一介质501位于所述弯曲波导处内侧；所述外侧第一介质502位于所述弯曲波导处外侧。位于所述第一波导边缘且分别与所述拐点4和所述外侧第一介质502相邻的第一介质称为目标第一介质503；所述拐点4、所述外侧第一介质502以及所述目标第一介质503共同所在的三角晶格为第一目标三角晶格601。

所述第二空气柱302位于所述第一目标三角晶格601中心；所述第五空气柱305与所述第二空气柱302关于所述中心线对称设置。

位于所述第一波导内且与所述第一目标三角晶格601相邻的三角晶格称为第二目标三角晶格602；与所述第二目标三角晶格602相邻且拐点4所在的三角晶格称为第三目标三角晶格603。所述第二目标三角晶格602与所述第三目标三角晶格603的公共边称为目标边。所述第三空气柱303位于所述目标边的中心位置。所述第六空气柱306与所述第三空气柱303关于所述中心线对称设置。

与所述第二目标三角晶格302相邻且所述目标第一介质503所在的三角晶格称为第四目标三角晶格604。所述第一空气柱301位于所述第四目标三角晶格604中心。所述第四空气柱304与所述第一空气柱301关于所述中心线对称设置。

本发明提供的基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导中，所述第一介质1为空气介质柱；所述第二介质2为铌酸锂介质。

本发明通过计算得知，光子晶体禁带的波长为周期常数的2.2～2.6倍，为让光子禁带落在1350nm～1850nm内，确定了周期常数为500～700nm，因此本发明基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导结构中，设置相邻两个所述第一介质1的中心之间的距离(即三角晶格的边长)a为500nm至700nm；所述第一介质1的半径r＝0.3a～0.4a，即占空比r/a为0.3至0.4之间。因此引入缺陷后可对波长为1350nm至1850nm的tm模式电磁波形成高传输效率的弯曲导波。在占空比r/a为0.3～0.4的范围内，均能套用本发明基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导结构实现1350～1850nm中部分频段的高输出效率。

本发明对60°弯曲波导结构进行优化设计，在其弯曲波导处加入的6个空气柱中，所述第二空气柱302的半径r’＝0.5r；所述第三空气柱303、所述第五空气柱305、所述第六空气柱306与所述第二空气柱302的半径均相同。其中位于波导中的第三空气柱303和第六空气柱306分别位于轴线1与轴线2上，如图5所示。位于波导边缘的空气柱(例如第一空气柱301、第二空气柱302)与所述目标第一介质503形成a’＝1.54r的局部周期常数。

所述第一空气柱301的半径r”＝0.46r；所述第四空气柱304与所述第一空气柱301的半径相同。

由于电磁波相对于波导1和波导2的传播方向不同，想要同时在波导1与波导2中形成干涉相长的效果，需要在拐点处改变电磁波的传播模式，本发明在所述60°弯曲波导的弯曲波导处设置空气柱结构的目的，就是为了改变光波的传播模式，使得在波导1与波导2中的传播模式相同。本发明基于空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的最大优势除了拥有极高的传输效率外，在拐点处进行的局部结构优化都较为简单，更容易制备。

图7为本发明提供的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的结构示意图；图8为本发明提供的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的局部放大结构示意图。参见图7和图8，本发明所述的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导，其结构包括：60°弯曲波导以及设置在所述60°弯曲波导的弯曲波导处的铌酸锂空气柱结构。所述铌酸锂空气柱结构包括1个空气柱7和3个铌酸锂柱。所述3个铌酸锂柱分别为第一铌酸锂柱801、第二铌酸锂柱802以及第三铌酸锂柱803。

所述60°弯曲波导为三角晶格的二维光子晶体结构引入线缺陷后得到；所述三角晶格的二维光子晶体结构中包括第一介质1和第二介质2；所述第一介质1与所述第二介质2是不同的介质。所述三角晶格的每个交点处均放置一个所述第一介质1，各个所述第一介质1之间填充所述第二介质2，形成所述第一介质1与所述第二介质2交替出现的二维周期结构。

所述弯曲波导处包括第一波导、拐点4以及第二波导。所述第一波导与所述第二波导关于所述拐点4所在的中心线对称。所述第一铌酸锂柱801正位于所述拐点4所在位置。

位于所述中心线上且与所述拐点4相邻的两个第一介质分别为内侧第一介质501和外侧第一介质502；所述内侧第一介质501位于所述弯曲波导处内侧；所述外侧第一介质502位于所述弯曲波导处外侧。所述空气柱7替代原有的内侧第一介质501，位于所述内侧第一介质501处。

位于所述第一波导边缘且分别与所述拐点4和所述外侧第一介质502相邻的第一介质称为目标第一介质503；所述拐点4、所述外侧第一介质502以及所述目标第一介质503共同所在的三角晶格为第一目标三角晶格601。所述第一目标三角晶格601的三条中线中穿过所述拐点4的中线称为目标中线。如图8所示，所述第二铌酸锂柱802位于所述目标中线上，且所述第二铌酸锂柱802的中心与所述目标第一介质503的中心之间的距离b＝0.6a；a为相邻两个所述第一介质1的中心之间的距离。所述第三铌酸锂柱803与所述第二铌酸锂柱802关于所述中心线对称设置。

本发明所述的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导中，所述第一介质1为铌酸锂介质柱；所述第二介质2为空气介质。

本发明通过计算得知，光子晶体禁带的波长为周期常数的2.2～2.6倍，为让光子禁带落在1400nm～1800nm内，本发明确定了周期常数为580～750nm，因此本发明所述的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导中，设置相邻两个所述第一介质1的中心之间的距离a为580nm至750nm；所述第一介质1的半径r＝0.18a～0.3a，即占空比r/a为0.18至0.3之间。引入缺陷后可对波长为1400nm至1800nm的te模式电磁波形成高传输效率的弯曲导波。在占空比r/a为0.18～0.3的范围内，均能套用本发明所述的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的结构实现1400～1800nm中部分频段的高输出效率。

本发明对60°弯曲波导结构进行优化设计，在其弯曲波导处加入3个铌酸锂柱和1个空气柱7。其中所述空气柱7的半径r’＝0.9r。所述第一铌酸锂柱801的半径为r”＝0.48r；所述第二铌酸锂柱802、所述第三铌酸锂柱803与所述第一铌酸锂柱801的半径相同。位于波导边缘的所述第二铌酸锂柱802与所述目标第一介质503形成a’＝2.14r的局部周期常数。

由于电磁波相对于波导1和波导2的传播方向不同，想要同时在波导1与波导2中形成干涉相长的效果，就需要在拐点处改变电磁波的传播模式，本发明所述的基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导的最大优势除了拥有极高的传输效率外，在拐点处进行的局部结构优化都较为简单，因此更容易制备。

图9为本发明实施例提供的未优化的弯曲波导和优化后的弯曲波导中传输模式的示意图。其中图9(a)为未优化的弯曲波导中的传输模式，图9(b)为优化后的弯曲波导中的传输模式，图9(b)横、纵坐标分别为x轴和z轴长度，单位为微米；“contourmapofhx”表示hx等值线图，即图中波导所显示的波形为磁场h沿x轴的分量。从图9(a)中可以看到未优化的弯曲波导，由于波导1与波导2中的传输模式的不同，无法进行耦合。而采用本发明原理优化后的波导(图9(b)为采用本发明铌酸锂空气柱结构优化后的波导)在拐点处有良好的耦合效率，通过在拐点附近增加铌酸锂空气柱结构，从而改变局部的周期常数，改变光束的传播方向，从而达到波导1与波导2传输模式的匹配，耦合效率高达99.7％。

可见采用本发明所述的基于空气柱结构或基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导，光子晶体通过引入缺陷后的光子局域特性，对对应频率的电磁波形成导波，由于其本身的波导宽度就在纳米级别，因此通过优化设计后的弯曲波导，能够保证高转弯半径的同时，获得极高的传输效率与传输带宽。本发明所提供的基于空气柱结构或基于铌酸锂空气柱结构的三角晶格光子晶体波导设计，解决了集成光学中波导微型化、高传输带宽、低传输损耗的问题，为未来集成光学提供了一种弯曲波导优化设计的极佳解决方案。

本发明的两种优化波导结构与现有波导结构相比，还具有以下优点：

(1)本发明三角晶格光子晶体波导通过光子禁带形成导波模式，相比于传统的全反射原理制成的波导，本发明波导具有更高的传输效率以及传输带宽。

(2)本发明三角晶格光子晶体波导宽度为500nm～750nm之间，而传统脊型波导一般尺寸在10000nm，可见本发明三角晶格光子晶体波导宽度更小，使波导能够实现集成化。

(3)由于高占空比与低占空比均可能造成结构的坍塌，并且会增加制备的复杂度，因此本发明两种波导的设计均考虑到制备要求，将占空比控制在0.18～0.4之间。

由于光子晶体中介质1的柱体尺寸较小，其中若介质1为铌酸锂时，如果占空比过小，会导致介质柱过细，容易损坏；若介质1为空气柱时，如果占空比过大，会导致周围的介质柱2(铌酸锂)过薄，也容易造成整体的结构损坏。综合来看占空比位于0.18～0.4之间会获得较为稳定的结构。

造成结构复杂的主要原因是在拐点处添加与删除的柱体，本发明在空气柱结构下仅添加6个柱体，在铌酸锂空气柱结构下仅添加4个柱体，因此本发明的波导结构可以降低制备的复杂度(对比其他优化的波导)。并且由于占空比均控制在0.2～0.4左右，该波导结构会处于较为稳定的状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。