[发明专利]一种基于斐波那契光子晶体的双阻带光子反射器

说明书

本发明涉及一种基于斐波那契光子晶体的双阻带光子反射器，包括由若干个电介质薄片A和B按照斐波那契序列的第N项即S_N＝S_N‑2S_N‑1依次排列而成的斐波那契光子晶体结构，其中，N≥2且为自然数、用于表示序列的序号，S₀＝B，S₁＝A，电介质薄片B、A分别为折射率高、低不同的两种均匀电介质薄片，且两者的厚度分别为各自折射率对应的1/4光学波长；所述斐波那契光子晶体结构的光谱中，在归一化频率中心附近存在光学分形态；所述光学分形态将光谱分隔成两个独立的光子阻带，位于光子阻带内的光波透射率趋于0，而反射率趋于1。本发明能够实现双阻带的光子带隙，且位于带隙内的光波反射率趋于1，而透射率趋于0。

技术领域

本发明属于双阻带光子反射器技术领域，具体涉及一种基于斐波那契光子晶体的双阻带光子反射器。

背景技术

将折射率不同的电介质在空间上进行周期性排列，可以构成一维、二维或三维的光子晶体。光子晶体具有类似于电子能带结构的光子能带结构，相邻光子能带之间存在光子带隙。位于光子带隙内的光波会被无透射地全部反射回来，该特性可被用于光子反射器。

当需要对多个波段进行全反射时，就需要用到多阻带光子反射器。然而，在归一化频率零点附近，周期性光子晶体只支持一个对称的光子带隙。即便在光子晶体中插入缺陷，则带隙中会出现单一的透射模，但是整个阻带的基本轮廓保持不变，仍然可以认为是单一的光子阻带。

准周期光子晶体具有类似周期性光子晶体特性，其有序性介于周期性光子晶体和非周期光子晶体之间，也具有能带结构。不同的是，准周期光子晶体中存在很多天然的缺陷层，常被用于获得缺陷模输出。且这些缺陷模具有自相似特性，故将该现象叫光学分形效应。另外，准周期光子晶体中缺陷模的数量可以随晶体的序列序数增加而迅速地扩展。因此，可以考虑将不同折射率的电介质复合，形成准周期光子晶体，从而实现光子带隙。再利用准周期光子晶体中缺陷模的光学分形效应，来分隔光子带隙，继而实现两个或多个阻带的光子带隙。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于斐波那契光子晶体的双阻带光子反射器，其能够实现双阻带的光子带隙，且位于带隙内的光波透射率趋于0，而反射率趋于1。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于斐波那契光子晶体的双阻带光子反射器，包括由若干个电介质薄片A和若干个电介质薄片B按照斐波那契序列的第N项即S_N＝S_N-2S_N-1依次排列而成的斐波那契光子晶体结构，其中，N≥2且为自然数、用于表示序列的序号，S₀＝B，S₁＝A，电介质薄片B、A分别为折射率高、低不同的两种均匀电介质薄片，且两者的厚度分别为各自折射率对应的1/4光学波长；所述斐波那契光子晶体结构的光谱中，在归一化频率中心附近存在光学分形态；所述光学分形态将光谱分隔成两个独立的光子阻带，位于光子阻带内的光波透射率趋于0，而反射率趋于1。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电介质薄片A的材质为二氧化硅，且其折射率为n_A＝1.45，厚度为d_A＝λ₀/4/n_A＝0.2672μm；所述电介质薄片B的材质为二氧化钛，且其折射率为n_B＝2.3，厚度为d_B＝λ₀/4/n_B＝0.1685μm，其中λ₀＝1.55μm为中心波长。

进一步，所述双阻带光子反射器可通过增大所述斐波那契光子晶体结构的序列序号N来提升光子阻带的中心反射率和上升沿及下降沿的消光比。

进一步，所述双阻带光子反射器可通过改变入射角的大小来调控两个光子阻带的位置。