[发明专利]基于液晶材料的能谷光子晶体结构及光子晶体波导结构

权利要求书

1.一种基于液晶材料的能谷光子晶体结构，其特征在于，由六边形晶胞呈阵列方式排列而成，每个晶胞中的液晶分子包含平行于基板和垂直于基板两种状态；

以六边形晶胞的六条边的中点为顶点构造六角星，六角星内部的液晶分子始终平行于基板，六角星外部的六个平行四边形区域内的液晶分子按照间隔排列方式分为A、B两组，A、B两组液晶分子的排列状态均为独立可调的。

2.根据权利要求1所述的一种基于液晶材料的能谷光子晶体结构，其特征在于，通过调节A、B组液晶分子状态不一致，破缺六方晶格的空间对称性，实现拓扑相变；当A组液晶分子平行于基板排列B组液晶分子垂直于基板排列，或A组液晶分子垂直于基板排列B组液晶分子平行于基板排列时，所构成的光子晶体结构的拓扑非平庸。

3.根据权利要求1所述的一种基于液晶材料的能谷光子晶体结构，其特征在于，所述液晶分子的双折射率为0.75；平行于基板的液晶分子的介电常数为2.465，垂直于基板的液晶分子的介电常数为5.38。

4.根据权利要求1所述的一种基于液晶材料的能谷光子晶体结构，其特征在于，所述六边形晶胞的基本结构单元的晶格常数a与信号中心频率相关：f₀∝2π*c/a，信号中心频率f₀越高，晶格常数a越小，c为真空中光速。

5.根据权利要求2所述的一种基于液晶材料的能谷光子晶体结构，其特征在于，所述具有拓扑非平庸的光子晶体结构的光子带隙为0.326*(2π*c/a)～0.346*(2π*c/a)，其中，c为真空中光速，a为晶格常数。

6.一种基于液晶材料的拓扑光子晶体波导结构，其特征在于，由两种权利要求1～5任意一项所述的拓扑不平庸的光子晶体对称设置组成，两种光子晶体的交界面为电磁波的传输通道。