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专利号: 2022104385296
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-07-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种能够实现波导‑腔耦合的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,包括:

第一光子晶体模块PC1,由第一晶胞按照四方晶格结构周期性排列构成,具有拓扑平庸的性质;

第二光子晶体模块PC2,由第二晶胞按照四方晶格结构排列周期性排列构成,具有拓扑非平庸的性质;

第三光子晶体模块PC3,由第三晶胞按照四方晶格结构周期性排列构成,具有拓扑非平庸的性质;

所述第一晶胞是由在空气背景中的一个半径为r的圆形硅介质柱构成的原胞;所述第二晶胞由在空气背景中的二个半径为r1的半圆形硅介质柱构成的原胞,两个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向原胞中心;所述第三晶胞由在空气背景中的四个半径为r、圆心角为90°的扇形硅介质柱构成的原胞,四个扇形介质柱位于第三晶胞的四个角落处、且圆弧面朝向原胞中心;

所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2之间具有一个交界面能够实现拓扑边界态,其工作频率为f1;第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3之间具有两个垂直的交界面,所述第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3两条垂直交界面的交点处缺少一个圆形硅介质柱,由此形成一个空气缺陷,构建拓扑角态腔,其工作频率为f2;且f1与f2一致或有重叠,所述拓扑角态腔的数量为至少一个;

所述拓扑角态腔距离能够实现拓扑边界态的交界面的距离为第一光子晶体模块PC1的

1‑12个晶胞。

2.根据权利要求1所述的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,所述第一晶胞、第二晶胞、第三晶胞的晶格常数均为a=0.5μm。

3.根据权利要求2所述的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,圆形硅介质柱与扇形硅介质柱的半径为r=0.11μm,半圆形硅介质柱的半径为r1=0.075μm。

4.根据权利要求3所述的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,所述第一光子晶体模块PC1和所述第二光子晶体模块PC2的共同光子带隙为200.3THz‑236.6THz;所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2之间具有一个交界面的拓扑边界态的频率范围为

193.69THz‑237.99THz。

5.根据权利要求4所述的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2之间具有一个交界面可供频率范围为193.69THz‑237.99THz的光沿着第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面处传输,传输效率达到95%以上。

6.根据权利要求3所述的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,所述拓扑角态腔处的零维拓扑角态的本征频率被包含在由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2所组成的边界态的频率范围之内,所述零维拓扑角态适用的频率为203.97THz。

7.根据权利要求3所述的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,所述拓扑角态腔的数量为

4个,由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2所组成的边界态波导中的能量通过法诺共振耦合到由第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3提供的有空气缺陷的四个拓扑角态腔处,谐振品质因数达到1854。

8.根据权利要求3所述的拓扑光通信谐振器件,其特征在于,所述拓扑角态腔的数量为

1个,由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2所组成的边界态波导中的能量通过法诺共振耦合到由第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3提供的有空气缺陷的单个零维角落处,谐振品质因数可达6799。