[发明专利]一种级联准周期结构的全方位反射器

说明书

本发明涉及一种级联准周期结构的全方位反射器。它其由Fibonacci准周期结构和Thue‑Morse准周期结构级联构成，整个结构可表示为(F_M)^m(T_N)ⁿ。沿光束入射方向依次为m个周期的按Fibonacci序列排列的多层高低折射率介质（以(F_M)^m表示；M为Fibonacci序列的阶数）和n个周期的按Thue‑Morse序列排列的多层高低折射率介质(以(T_N)ⁿ表示；N为Thue‑Morse序列的阶数)。本发明结构的全方位反射器具有结构简单、易于实现和非常宽的全方位带隙宽度的突出特点。

技术领域

本发明涉及一种一维光子晶体的级联结构，特别是一种级联准周期结构的全方位反射器，主要用作光学系统中的全方位反射器。

背景技术

20世纪80年代末，John和Yablonovitch首次在国际上提出了光子晶体（PC）的概念。光子晶体是一种与波长具有相同量级的周期性人工介电结构，由于其独特的光子带隙（PBG）和光子局域特性，一经提出很快成为了研究者的研究热点，在滤波器、激光器、光开关等众多领域有广泛的应用。通过合理地设计，光子晶体将具有在任何入射角度对横电波和横磁波都禁止的光子帯隙，具有这一特性的光子晶体被称为全方位反射器。获得更宽的全方位光子带隙是研究者努力追求的目标。

一维光子晶体具有结构简单、容易实现、易于集成和插入损耗小等优点成为如今研究最为广泛和实际应用的光子晶体。一维光子晶体结构的全方位反射器目前主要采用新颖的结构，如级联结构、准周期结构等实现。

在先技术[1](参见Applied physics letters, 2004, 84(25): 5186-5188)提出了Thue-Morse准周期结构，其中Thue-Morse序列T₀={A}、T₁={AB}。当A和B介质分别为SiO₂和Si材料时，T₅结构得到了0.25μm宽度的全方位光子帯隙。该结构为单一的Thue-Morse准周期结构，因而其全方位带隙宽度十分有限。

在先技术[2](参见Optics Communications, 2001, 198(4): 273-279)提出了对称性的Fibonacci 准周期TiO₂ /SiO₂多层膜结构，其中Fibonacci 序列S₀={B}、S₁={A}。但该结构不具有全方位带隙。

在先技术[3](参见Progress In Electromagnetics Research M, 2013, 32:169-180) 提出了基于一般周期结构和Fibonacci准周期结构的级联(LH)⁸[F₃(1,1)]⁷结构，扩大了全方位带隙，全方位带隙宽度为0.858μm，但该全方位带隙宽度还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述先技术的不足，提出一种级联准周期结构的全方位反射器，具有结构简单、易于实现，全方位带隙宽度显著提高等突出优点。