本發(fā)明涉及一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高q平板光子晶體，屬于光子晶體。

背景技術(shù)：

1、光子晶體是指具有周期性介電常數(shù)的材料結(jié)構(gòu)，這種周期性能夠?qū)獾膫鞑ミM(jìn)行調(diào)控。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，可以有效地實(shí)現(xiàn)所需的諧振特性，在傳感、濾波和電磁調(diào)控等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

2、平板光子晶體因其平面結(jié)構(gòu)而具有易于集成的特點(diǎn)。在平板光子晶體研究中，高諧振品質(zhì)因子(q因子)的實(shí)現(xiàn)一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)。q因子是描述光學(xué)諧振腔能量損耗的一個(gè)重要參數(shù)，高q因子意味著諧振腔能夠在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)能量，提供了較大的局域場(chǎng)增強(qiáng)，從而使光與物質(zhì)相互作用更加強(qiáng)烈。因此實(shí)現(xiàn)高q因子至關(guān)重要。

3、平板光子晶體可以支持不同類型的連續(xù)域束縛態(tài)。連續(xù)域束縛態(tài)由位于連續(xù)譜內(nèi)的非輻射局域波組成，由于輻射損耗為零，理論上具有無(wú)窮大的品質(zhì)因子。利用這一特性連續(xù)域束縛態(tài)在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。包括激光器、傳感器、濾波器、非線性光子學(xué)和成像等。

4、目前報(bào)道的在平板光子晶體中實(shí)現(xiàn)的連續(xù)域束縛態(tài)中，它的諧振頻率對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)比較敏感，特別是厚度變化對(duì)它的頻率會(huì)造成很大影響，不利于器件的加工和實(shí)際應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)厚度不敏感的連續(xù)域束縛態(tài)高q平板光子晶體還仍面臨挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種平板光子晶體中產(chǎn)生連續(xù)域束縛態(tài)的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高q平板光子晶體。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高q平板光子晶體，包括介質(zhì)板和位于介質(zhì)板上呈二維周期性排列的通孔，且所述通孔在二維周期性排列的兩個(gè)方向上的晶格常數(shù)相等，所述通孔由兩個(gè)半徑不同的半圓柱形孔組成，所述兩個(gè)半圓柱形孔的軸線重合，所述兩個(gè)半圓柱形孔的底面重疊。

4、所述介質(zhì)板的厚度t滿足1.06λ≤t≤1.47λ，兩個(gè)半圓柱的半徑分別滿足r1＝0.33λ，0≤r2<λ/2，其中λ表示晶格常數(shù)。

5、所述平板光子晶體工作于電磁波波長(zhǎng)為2.6λ–2.7λ范圍內(nèi)。

6、工作時(shí)，入射電磁波沿z軸方向平行入射，入射電磁波的電場(chǎng)偏振方向沿x軸方向，其中以介質(zhì)板的高所在的方向?yàn)閦軸方向，以所述介質(zhì)板的上表面或者下表面為xoy平面，以xoy平面上兩個(gè)半圓形的底邊所在的方向?yàn)閤軸方向，以垂直于所述兩個(gè)半圓形的底邊的方向?yàn)閥軸方向。

7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢(shì)如下：

8、(1)所述平板光子晶體是由介質(zhì)板和位于介質(zhì)板上呈二維周期性排列的通孔組成，能夠方便的選取半徑r2從而實(shí)現(xiàn)不同的連續(xù)域束縛態(tài)。

9、(2)所述平板光子晶在半徑r2一定的條件下，在大厚度范圍內(nèi)都滿足連續(xù)域束縛態(tài)形成的條件，結(jié)構(gòu)厚度影響相對(duì)較小，該優(yōu)點(diǎn)有利于降低器件的加工精度要求。

10、(3)所述平板光子晶體支持的連續(xù)域束縛態(tài)的頻率對(duì)介質(zhì)板厚度不敏感，具有對(duì)連續(xù)域束縛態(tài)頻率的魯棒性，該優(yōu)點(diǎn)大大提高了器件工作的穩(wěn)定性和可靠性，在高功率激光器、非線性光學(xué)、高靈敏度傳感器等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高q平板光子晶體，其特征在于：包括介質(zhì)板和位于介質(zhì)板上呈二維周期性排列的通孔，且所述通孔在二維周期性排列的兩個(gè)方向上的晶格常數(shù)相等，所述通孔由兩個(gè)半徑不同的半圓柱形孔組成，所述兩個(gè)半圓柱形孔的軸線重合，所述兩個(gè)半圓柱形孔的底面重疊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高q平板光子晶體，其特征在于：所述介質(zhì)板的厚度t滿足1.06λ≤t≤1.47λ，兩個(gè)半圓柱的半徑分別滿足r1＝0.33λ，0≤r2<λ/2，其中λ表示晶格常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高q平板光子晶體，其特征在于：所述平板光子晶體工作于電磁波波長(zhǎng)為2.6λ–2.7λ范圍內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高q平板光子晶體，其特征在于：工作時(shí)，入射電磁波沿z軸方向平行入射，入射電磁波的電場(chǎng)偏振方向沿x軸方向，其中以介質(zhì)板的高所在的方向?yàn)閦軸方向，以所述介質(zhì)板的上表面或者下表面為xoy平面，以xoy平面上兩個(gè)半圓形的底邊所在的方向?yàn)閤軸方向，以垂直于所述兩個(gè)半圓形的底邊的方向?yàn)閥軸方向。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種諧振頻率對(duì)厚度不敏感的高Q平板光子晶體。包括：介質(zhì)板和位于介質(zhì)板上呈二維周期性排列的通孔，所述通孔由兩個(gè)半徑不同的半圓柱形孔組成,所述兩個(gè)半圓柱形孔的軸線重合，所述兩個(gè)半圓柱形孔的底面重疊。所述平板光子晶體打破了C<subgt;2V</subgt;結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，電磁波沿介質(zhì)板厚度方向正入射到平板光子晶體上時(shí)，可使對(duì)稱保護(hù)連續(xù)域束縛態(tài)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)連續(xù)域束縛態(tài)。通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，該準(zhǔn)連續(xù)域束縛態(tài)可以與不同的導(dǎo)模之間干涉相消，從而形成多個(gè)高Q連續(xù)域束縛態(tài)。此外，本發(fā)明具有魯棒性，其中一個(gè)高Q連續(xù)域束縛態(tài)的諧振頻率對(duì)介質(zhì)板厚度不敏感，該優(yōu)點(diǎn)有利于器件加工和工程應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：洪治,王煜瑩,束方洲,劉建軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6