[发明专利]一种基于拓扑旋磁光子晶体单向大面积T-型波导分束器

权利要求书

1.一种基于拓扑旋磁光子晶体单向大面积T-型波导分束器，其特征在于：包括光源(1)、正向磁场区域(9)、负向磁场区域(7)和无磁场区域(8)，无磁场区域(8)为十字形区域，正向磁场区域(9)关于无磁场区域(8)中心对称，正向磁场区域(9)位于无磁场区域(8)左下部分与右上部分，负向磁场区域(7)关于无磁场区域(8)中心对称，负向磁场区域(7)位于无磁场区域(8)的左上部分与右下部分，光源(1)位于无磁场区域(8)内；

所述光源(1)为线性偏振源，以分束器左下角为原点，光源(1)坐标为(3.5a，12H)，其中，a为数值为500nm的拓扑三角晶格常数；

所述正向磁场区域(9)与无磁场区域(8)交界面为磁场旋磁光子晶体界面I(5)，负向磁场区域(7)与无磁场区域(8)交界面为磁场旋磁光子晶体界面Ⅱ(6)，正向磁场区域(9)、负向磁场区域(7)与无磁场区域(8)均由YIG介质圆柱构成其半径为0.125a、高度为a、常温下空气折射率为1；

所述正向磁场区域(9)包括多个沿着+z方向添加偏置磁场的YIG介质柱I(2)，沿着+z方向添加偏置磁场的YIG介质柱(2)的相对介电常数为13.8、相对磁导率为+z方向表示垂直纸面向里；

所述负向磁场区域(7)包括多个沿着-z方向添加偏置磁场的YIG介质柱(3)，沿着-z方向添加偏置磁场的YIG介质柱II(3)相对介电常数为13.8、相对磁导率为-z方向表示垂直纸面向外；

所述无磁场区域(8)包括多个无添加磁场的YIG介质柱III(4)；无添加磁场的YIG介质柱(4)的相对介电常数为13.8、相对磁导率为μ₀；

没有添加磁场时，YIG介质圆柱可看成普通光子晶体，光子晶体的能带结构中第二条光子能带与第三条能带发生简并，在第一布里渊区中矢空间中K点处出现Dirac point；YIG介质圆柱在沿着-z/+z方向添加偏置磁场时，YIG介质圆柱看成磁光光子晶体；若在外加偏置磁场情况下，磁光光子晶体的时间反演对称性被打破，将原本在第一布里渊区波矢空间中K点的Dirac point打开，在第二条光子能带与第三条能带中间发生分离，形成一个非零陈数的光子带隙，形成基于拓扑旋磁光子晶体单向大面积T-型分束波导。