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专利号: 2022101221862
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 光学
更新日期:2024-05-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种支持一维拓扑边界态光波导和/或零维拓扑角态光局域的拓扑光通信器件,其特征在于,由第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2、第三光子晶体模块PC3两者中的至少一种构成,所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2和/或第三光子晶体模块PC3之间具有相邻界面;

所述第一光子晶体模块PC1是由第一晶胞UC1按照四方晶格结构排列而成,所述第一晶胞UC1是由在空气背景中的一个截面半径为r的圆形硅介质柱构成的;

所述第二光子晶体模块PC2是由第二晶胞UC2按照四方晶格结构排列而成,所述第二晶胞UC2由在空气背景中的二个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的,两个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第二晶胞UC2中心;

所述第三光子晶体模块PC3是由第三晶胞UC3按照四方晶格结构排列而成,所述第三晶胞UC3由在空气背景中的四个截面半径为r的半圆形硅介质柱构成的,四个半圆形硅介质柱的圆弧面朝向第三晶胞UC3中心;

所述第一晶胞UC1、第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的晶格常数均为a。

2.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件,其特征在于,第一晶胞UC1的介质柱截面半径为r与第二晶胞UC2、第三晶胞UC3的半圆形硅介质柱的截面半径为r均为0.22a。

3.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件,其特征在于,所述晶格常数a=0.5μm。

4.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件,其特征在于,所述第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面为一个,且在交界面处能够实现拓扑边界态;第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面为一个,且在交界面处能够实现拓扑边界态。

5.根据权利要求1所述的拓扑光通信器件,其特征在于,所述第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3之间有相互垂直的交界面,能够在相垂直交界面的交点处实现零维拓扑角态光局域。

6.根据权利要求4或5所述的新型拓扑光子晶体结构,其特征在于,所述第一光子晶体模块PC1和所述第二光子晶体模块PC2的共同光子带隙为161.9THz‑236.4THz;所述拓扑边界态的频率范围为167.14THz‑197.91THz;可供频率范围为167.14THz‑197.91THz的光沿着第一光子晶体模块PC1与第二光子晶体模块PC2的交界面处单向传输;所述第一光子晶体模块PC1和第三光子晶体模块PC3的共同光子带隙为195THz‑236.4THz;所述拓扑边界态的频率范围为195THz‑204.3THz;可供频率范围为195THz‑204.3THz的光沿着第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3的交界面处传输。

7.根据权利要求5所述的拓扑光通信器件,其特征在于,第三光子晶体模块PC3为6×6的第三晶胞构成,所述第一光子晶体模块PC1为在第三光子晶体模块PC3外围的三排第一晶胞UC1构成;所述第一光子晶体模块PC1与第三光子晶体模块PC3具有四个两两相交的交界面,具有四个零维拓扑角态的传输通道。

8.根据权利要求7所述的拓扑光通信器件,其特征在于,四个零维拓扑角态的传输通道适用的频率为214THz。