[发明专利]一种具有拓扑保护的光波导器件、分束器及波分器

权利要求书

1.具有拓扑保护的光波导器件，其特征在于，主要由在多层排列的拓扑平庸光子晶体结构中构建树形传输通道，所述传输通道为位于传输通道中的残留晶胞构成，所述残留晶胞为仅保留位于传输通道边界线上的四个保留介质柱，多个依次排列的残留晶胞形成线缺陷结构；

所述拓扑平庸光子晶体结构中的晶胞均由圆形的介质柱呈C₆对称的方式排列构成，晶胞的二维截面为正六边形；相邻两个晶胞中心的距离为晶格常数a，晶胞中心到介质柱中心的距离R，介质柱的半径大小为r，拓扑平庸性质的晶胞满足a/R＞3；所述介质柱均采用普通硅材料制成；所述晶格常数a＝1μm，线缺陷结构宽度d＝1μm，拓扑光子晶体的圆形介质柱的半径r＝0.12μm，传输通道中的保留介质柱的半径为可调谐的。

2.根据权利要求1所述的具有拓扑保护的光波导器件，其特征在于，所述介质柱均采用普通硅材料制成。

3.根据权利要求1所述的具有拓扑保护的光波导器件，其特征在于，所述树形传输通道的输入端为一个，输出端为多个。

4.基于权利要求1所述的具有拓扑保护的光波导器件的分束器，其特征在于，所述树形传输通道输入通道、输出通道中的保留介质柱半径一致。

5.根据权利要求4所述的分束器，其特征在于，所述保留介质柱的半径为r＝0.12μm。

6.根据权利要求5所述的分束器，其特征在于，所述的分束器的工作频域范围为0.436(2πc/a)～0.4717(2πc/a)，工作频域范围内的电磁波在所述分束器中呈现单向传输，传输效率整体上高于80％以上。

7.基于权利要求1所述的具有拓扑保护的光波导器件的波分器，其特征在于，所述树形传输通道的输入通道、输出通道中的保留介质柱的半径大小不同。

8.根据权利要求7所述的波分器，其特征在于，所述树形传输通道的输入通道为一个、输出通道为两个的Y型结构，输入通道中保留介质柱的半径为r₁＝0.12μm，第一输出通道中保留介质柱的半径为r₂＝0.11μm，第二输出通道中保留介质柱的半径为r₃＝0.13μm。

9.根据权利要求8所述的波分器，其特征在于，所述的波分器的整体工作频率范围为0.4536(2πc/a)～0.4717(2πc/a)，在工作频率范围0.4536(2πc/a)～0.4623(2πc/a)内的电磁波内的电磁波能够单向向第二输出通道传输，且传输效率在97％；在工作频率范围0.4623～0.4717(2πc/a)的电磁波能够单向向第一输出通道传输，且传输效率在93％左右。