1.一种拓扑光子晶体结构,其特征在于,由多个正六边形晶胞排列而成,相邻正六边形晶胞中心之间的距离是晶格常数为a;单个所述正六边形晶胞包括在空气中平行排列且具有C3对称结构的三个介质柱,所述三个介质柱的截面为外径为R1、内径为R2、中心角为60°的扇环,所述三个介质柱绕其轴线逆时针方向旋转的偏转角为-30°≤θ≤30°,定义所述三个介质柱关于所述正六边形晶胞中点连线对称时的偏转角为θ=0°。
2.根据权利要求1所述的拓扑光子晶体结构,其特征在于,外径为R1=0.5*a,内径为R2=a/3,拓扑带隙的频率范围为0.2583c/a~0.3364c/a,其中a为晶格常数,c为自由空间中的光速。
3.根据权利要求1所述的拓扑光子晶体结构,其特征在于,两个相邻的所述晶胞中心的距离是晶格常数a=1μm;空气的介电常数ε0=1;介质柱的材质为硅,其介电常数为ε1=11.7。
4.根据权利要求1所述的拓扑光子晶体结构,其特征在于,偏转角θ=30°的拓扑光子晶体晶胞,标记为VPC1;偏转角θ=0°的拓扑光子晶体晶胞,标记为VPC3;偏转角θ=-30°的拓扑光子晶体晶胞,标记为VPC2。
5.一种光波导,其特征在于,由如权利要求1-4任意一项所述的拓扑光子晶体结构组成,包括:
第一晶体单元,包括一组偏转角θ=30°的晶胞VPC1,所述晶胞VPC1以其横截面的中心向其周围六个方向发散、呈阵列方式排列;
第二晶体单元,包括一组偏转角θ=-30°的晶胞VPC2,所述晶胞VPC2以其横截面的中心向其周围六个方向发散、呈阵列方式排列;
其中,晶胞VPC2位于晶胞VPC1上方形成的边界为edge1型边缘态,晶胞VPC1位于晶胞VPC2上方形成的边界为edge2型边缘态;所述第一晶体单元和第二晶体单元之间的交界面为edge1型和edge2型边界态中的一种或两种。
6.根据权利要求5所述的光波导,其特征在于,所述光波导具有60°折弯和/或120°折弯。
7.根据权利要求5所述的光波导,其特征在于,所述光波导具有拉链式边界态,所述拉链式边界态由edge1型和edge2型边界态间隔分布而成;位于交界面两侧的晶胞VPC1与晶胞VPC2的轴线位于同一平面上,在具有所述拉链式边界态的光波导中传输的电磁波以交叉方式缠绕前进。
8.根据权利要求7所述的光波导,其特征在于,所述光波导具有90°折弯。
9.根据权利要求8所述的光波导,其特征在于,该光波导具有四个象限,所述第一晶体单元位于其中两个相对的象限内,所述第二晶体单元位于另外两个相对的象限内;其中,第二象限与第三象限的交界面为输入端,第一象限与第二象限以及第三象限与第四象限之间的交界面为拉链式边界态。
10.一种光分束器,其特征在于,所述光分束器包括如权利要求5-9任意一项所述的光波导,该光分束器具有一个输入通道,和三个输出通道;所述三个输出通道分别为第一输出通道、第二输出通道和第三输出通道,所述第一输出通道和所述第二输出通道与所述输入通道垂直,且分居于所述输入通道的两侧;所述输入通道为edge1型边界态,第一输出通道和第二输出通道为拉链式边界态,第三输出通道为edge2型边界态。