[发明专利]基于光子晶体T型波导的磁控二选一直角输出光路开关

说明书

本发明公开了一种基于光子晶体T型波导的磁控二选一直角输出光路开关，包括一个具有TE禁带的光子晶体T型波导；光路开关还包括一个输入端(1)、两个输出端(2、3)、背景硅介质柱(4)、等腰直角三角形缺陷介质柱(5)和缺陷介质柱(6)，光路开关还包括一个提供偏置磁场的电磁铁(7)；光子晶体T型波导的左端为输入端(1)，输出端(2、3)分别位于光子晶体T型波导的右端、上端；光子晶体波导由端口(1)输入TE光，输出信号从端口(2)或端口(3)输出。本发明结构体积小，便于集成而且高效，可以实现TE载波光信号磁控二选一选光路开关功能。

技术领域

本发明涉及磁控二选一光路选通开关，尤其涉及一种基于光子晶体技术的磁控二选一直角输出光路选通开关。

背景技术

传统的磁控二选一光路选通开关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。以光子晶体为基础的微小的器件，例如磁控二选一光路选通开关，其光子晶体波导通过引入线缺陷来构建。光开关是光通信和光学计算的最基本部件，具有广泛应用价值，紧凑型光开关是集成光路芯片的基本单元。

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磁控二选一光路选通开关。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明的基于光子晶体T型波导的磁控二选一直角输出光路开关，包括一个具有TE禁带的光子晶体T型波导；所述光路开关还包括一个输入端1、两个输出端2和3、背景硅介质柱4、等腰直角三角形缺陷介质柱5和缺陷介质柱6，所述光路开关还包括一个提供偏置磁场的电磁铁(7)；所述光子晶体T型波导的左端为输入端1，所述两个输出端2、3分别位于光子晶体T型波导的上端、下端；所述缺陷介质柱6位于T型波导中心交叉处；所述4个等腰直角三角形缺陷介质柱5分别位于T型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，输出信号从端口2或端口3输出。

所述光路开关进一步包括电磁铁线圈7、导线8、极性可控电流源9和电子开关10；所述电磁铁(7)的另一端通过导线(8)和极性可控电流源(9)的另一端连接；所述极性可控电流源(9)与电子开关(10)连接。

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介质材料和低折射率材料组成；所述高折射率介质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四个背景介质柱4分别删除一个角以形成等腰直角三角形缺陷介质柱，该等腰直角三角形缺陷介质柱5为三角柱型。

所述背景硅介质柱4的形状为方形。

所述正方形硅介质柱以介质柱轴线方向z轴逆时针旋转41度。

所述缺陷介质柱6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。

所述端口2与端口3成直角布局。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

(1)结构体积小，开关时间响应快，光传输效率高，适合大规模光路集成；

(2)可以短程高效地实现TE光信号磁控二选一光路开关，便于集成，具有极大的实用价值；

(3)应用光子晶体可等比例缩放的特性，通过等比例改变晶格常数的方法，可以实现不同波长磁控二选一光路选通开关的功能；