[发明专利]电磁波非互易性传输装置及电磁波非互易性传输的方法

权利要求书

1.一种电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述装置包括拓扑结构的平行板波导，所述拓扑结构的平行板波导由一平行板波导及施加在平行板波导上的磁场构成，调整平行板波导的晶格常数以形成旋磁拓扑法诺共振，所述旋磁拓扑法诺共振由平行板波导的带隙间产生的两种不同的边界态耦合形成；

所述平行板波导由一维单层光子晶体构成；所述一维单层光子晶体由n个依次分布的Type I型元胞与n+1个依次分布的Type II型元胞左右拼接组合而成，Type I型元胞：元胞内两个散射子的间距记为d₁，元胞间相邻散射子的间距记为d₂；Type II型元胞：元胞内两个散射子的间距记为d₃，元胞间相邻散射子的间距记为d₄；其中，d₁＝d₄且d₂＝d₃；

所述磁场在垂直于散射子结构平面处施加，以使一维单层光子晶体的磁导率变为旋磁形式，Type I型和Type II型的元胞具有完全相同的能带结构，n个Type I型元胞与n+1个Type II型元胞左右拼接组合，形成拓扑结构的平行板波导。

2.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述一维单层光子晶体中每个单元胞由两个散射子组成；所述Type I型元胞：元胞内两个散射子的间距d₁小于元胞间相邻散射子的间距d₂；

所述Type II型元胞：元胞内两个散射子的间距d₃大于元胞间相邻散射子的间距d₄。

3.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述磁场作用下，磁场强度为1600高斯，材料散射子的磁导率为旋磁形式，其矩阵形式为：

其中，μ＝14μ₀，κ＝12.4μ₀，其介电常数为ε＝15ε₀，其上下硬边界所隔宽度h＝14.8cm，YIG散射子半径为2.67cm。

4.根据权利要求3所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，平行板波导晶格常数为a＝18cm，d₁＝6.6cm。

5.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述光子晶体的材料为具有旋磁特性的材料。

6.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述光子晶体的材料为铁钇石榴石。

7.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述平行板波导的上下边界采用理想电导体作为硬边界。

8.一种电磁波非互易性传输的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)基于一维单层光子晶体元胞，改变散射子间距，产生内近外远型Type I和内远外近型Type II两种基本结构单元；

(2)调整散射子间距使两种结构带隙相同，再将n个Type I元胞与n+1个Type II元胞左右组合拼接形成平行板波导，在中间形成拓扑界面；

(3)调整晶格常数使波导中的边界态耦合形成旋磁拓扑法诺共振；

(4)利用步骤(1)～(3)制得的装置进行电磁波非互易性传输。

9.根据权利要求8所述的电磁波非互易性传输的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：基于一维单层光子晶体的平行板波导，每两个散射子组成一个单元胞，改变其散射子之间的间距，产生两种不同拓扑态的基本结构单元：

内近外远型Type I：元胞内两个散射子的间距d₁小于元胞间相邻散射子的间距d₂；

内远外近型Type II：元胞内两个散射子的间距d₃大于元胞间相邻散射子的间距d₄。

10.根据权利要求8所述的电磁波非互易性传输的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：在所有散射子处施加垂直于结构平面的磁场，使散射子材料的磁导率变为旋磁形式，再分别调节Type I与Type II光子晶体元胞的内部散射子间距至Type I元胞内的散射子间距d₁与Type II的元胞间相邻散射子的间距d₄相等，Type II元胞内的散射子间距d₃与TypeI的元胞间相邻散射子的间距d₂相等，使两种类型的光子晶体具有完全相同的能带结构；所述平行板波导左侧由n个Type I结构光子晶体元胞水平排列组成，右侧由n+1个Type II结构光子晶体元胞水平排列组成，上下边界采用理想电导体作为硬边界，中间为两种结构形成的拓扑界面，在电磁波传播时会产生边界态。