[发明专利]基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关

说明书

本发明公开了一种基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关，包括一个具有TE禁带的光子晶体十字波导；光路开关还包括一个输入端(1)、三个输出端(2、3、4)、背景硅介质柱(5)、等腰直角三角形缺陷介质柱(6)和缺陷介质柱(7)，光路开关还包括一个提供偏置磁场的电磁铁；光子晶体十字波导的左端为输入端(1)；输出端(2、3、4)分别位于光子晶体十字波导的下端、右端、上端；缺陷介质柱(7)位于十字波导中心交叉处；光子晶体波导由端口(1)输入TE光，输出信号从端口(2)或端口(4)输出。本发明结构体积小，便于集成，可以短程高效地实现TE载波光信号磁控二选一光路开关。

技术领域

本发明涉及磁控二选一光路开关更具体地说，本发明涉及一种基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关。

背景技术

传统的磁控二选一光路开关应用的是几何光学原理，因此体积都比较大，无法用于光路集成中。磁光材料与新型光子晶体的结合导致提出了许多光子器件，其最主要的性质是电磁波在偏置磁场下表现出的旋磁非互易性，使磁性光子晶体不仅具有旋光特性，还有着更大的传输带宽和更高的传播效率。以光子晶体为基础的微小的器件，例如磁控二选一光路开关，其光子晶体十字波导通过引入线缺陷来构建。光开关是光通信和光学计算的最基本部件，具有广泛应用价值，紧凑型光开关是集成光路芯片的基本单元。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构体积小，高效短程便于集成的光子晶体磁控二选一光路开关。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关，包括一个具有TE禁带的光子晶体十字波导；所述发生器还包括一个输入端1、三个输出端2、3、4、背景硅介质柱5、等腰直角三角形缺陷介质柱6和缺陷介质柱7，所述光路开关还包括一个提供偏置磁场的电磁铁8，所述光子晶体十字波导的左端为输入端1，所述输出端2、34分别位于光子晶体十字波导的下端、右端、上端；所述缺陷介质柱7位于十字波导中心交叉处；所述4个等腰直角三角形缺陷介质柱6分别位于十字波导交叉的四个拐角处；所述光子晶体波导由端口1输入TE光，输出信号从端口2或端口4输出，即输入端1选择性地与端口2或端口4连接。

所述调制器进一步包括导线9、极性可控电流源10和电子开关11。所述电磁铁8的一端与可控电流源10的一端相连接；所述电磁铁8的另一端通过导线9与极性可控电流源10的另一端相连接；所述极性可控电流源10与电子开关11相连接。

所述光子晶体为二维正方晶格光子晶体。

所述光子晶体由高折射率材料和低折射率材料组成；所述高折射率材料为硅或折射率大于2的介质；所述低折射率介质为空气或折射率小于1.4的介质。

所述十字波导为光子晶体中移除中间一横排和中间一竖排介质柱后的结构。

所述十字波导交叉拐角处的背景介质柱5删除一个角以形成等腰直角三角形缺陷介质柱，该等腰直角三角形缺陷介质柱6为三角柱型。

所述背景硅介质柱5的形状为正方形。

所述正方形硅介质柱以介质柱轴线z轴方向逆时针旋转41度。

所述缺陷介质柱7为铁氧体方柱，其形状为正方形，所述铁氧体方柱的磁导率为各向异性，且受偏置磁场的控制，偏置磁场方向沿着铁氧体方柱的轴线方向。

所述端口4为调制输出端。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

(1)结构体积小，开关时间响应快，光传输效率高，适合大规模光路集成；

(2)便于集成，可以短程高效地实现TE光信号磁控二选一光路开关，具有极大的实用价值；