[发明专利]基于光子晶体十字波导的双路反相光学时钟信号发生器

说明书

本发明公开了一种基于光子晶体十字波导双路反相光学时钟信号发生器，包括一个具有TE禁带的光子晶体十字波导；发生器还包括一个输入端(1)、三个输出端(2、3、4)，背景硅介质柱(5)、等腰直角三角形缺陷介质柱(6)和缺陷介质柱(7)，发生器还包括一个提供偏置磁场的电磁铁(8)和一个矩形波电流源(10)；光子晶体十字波导的左端为输入端(1)，输出端(2、3、4)分别位于光子晶体十字波导的下端、右端、上端；缺陷介质柱(7)位于十字波导中心交叉处；光子晶体波导由端口(1)输入TE载波光，再从端口(2)和端口(4)输出两路相位相反的光学时钟信号。本发明结构体积小，便于集成，可以短程高效地实现TE光双路反相光学时钟信号发生器。

技术领域

本发明涉及双路反相光学时钟信号发生器,尤其涉及一种光子晶体十字波导双路反相光学时钟信号发生器。

背景技术

传统的占空比可调及互为逻辑非的双路光学时钟信号发生器应用的是几何光学原理，因此体积都比较大，无法用于光路集成中。磁光材料与新型光子晶体的结合导致提出了许多光子器件，其最主要的性质是电磁波在偏置磁场下表现出的旋磁非互易性，使磁性光子晶体不仅具有旋光特性，还有着更大的传输带宽和更高的传播效率。以光子晶体为基础可以制作微小的器件，包括双路反相光学时钟信号发生器。双路反相光学时钟信号发生器的光子晶体波导光路一般在光子晶体中引入线缺陷来构建。光学时钟是光通信、光学逻辑器件、光学信息处理系统、光学计算的重要部件，具有广泛应用价值，紧凑型光学时钟发生器是集成广利芯片的重要部件。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构体积小，高效短程便于集成的光子晶体十字波导双路反相光学时钟信号发生器。

发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明基于光子晶体十字波导双路反相光学时钟信号发生器，包括一个具有TE禁带的光子晶体十字波导；所述发生器还包括一个输入端1，三个输出端2、3、4，背景硅介质柱5、等腰直角三角形缺陷介质柱6和缺陷介质柱7，所述发生器还包括一个提供偏置磁场的电磁铁(8)和一个矩形波电流源(10)；所述光子晶体十字波导的左端为输入端1，所述输出端2、3、4分别位于光子晶体十字波导的下端、右端、上端；所述缺陷介质柱7位于十字波导中心交叉处；所述4个等腰直角三角形缺陷介质柱6分别位于十字波导交叉的四个拐角处；所述光子晶体波导由端口1输入TE光，再从端口2和端口4输出两路相位相反的光学时钟信号。

所述发生器进一步包括导线9；所述电磁铁8的一端与个矩形波电流源10的一端相连接；所述电磁铁8的另一端通过导线9与矩形波电流源10的另一端相连接，该电磁铁8提供的偏置磁场的方向随时间做周期变化。

所述光子晶体为二维正方晶格光子晶体。

所述光子晶体由高折射率材料和低折射率材料组成；所述高折射率材料为硅或折射率大于2的介质；所述低折射率介质为空气或折射率小于1.4的介质。

所述T型波导为光子晶体中移除中间一横排和中间一竖排介质柱后的结构。

所述T型波导交叉拐角处的背景介质柱5删除一个角以形成等腰直角三角形缺陷介质柱。

所述背景硅介质柱5的形状为正方形。

所述正方形硅介质柱以介质柱轴线z轴方向逆时针旋转41度。

所述等腰直角三角形缺陷介质柱6为三角柱型。

所述缺陷介质柱7为铁氧体方柱，其形状为正方形，该铁氧体方柱的磁导率为各向异性，且受偏置磁场的控制，偏置磁场方向沿着铁氧体方柱的轴线方向。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

(1)结构体积小，时间响应快，光传输效率高，适合大规模光路集成；