nt)，te(〇,23i/n)，n的取值我們可以根據(jù)需求來確定。Η 按正弦波形規(guī)律變化，如圖4所示。將正弦波形在一個周期(稱為調(diào)制周期）內(nèi)等分為20段， 共21個點，對每個點的磁場值，計算出磁導(dǎo)率值，如圖5所示，并計算出端口2、3、4通道的光 波電場幅度，如圖6所示。
[0057]令參數(shù)d3 = 0 · 2217a，d5= 1 · 2997a，Ms = 2 · 39 X 105[A/m]。在歸一化光波頻率 ω a/2 3ic = 〇.4121時，參照圖6,仿真計算得到端口 2、3、4通道，在一個周期內(nèi)光波電場幅度隨調(diào)制 磁場變化的調(diào)制曲線圖，即調(diào)制曲線圖，如圖7(a)所示。根據(jù)調(diào)制曲線，可以求出調(diào)制靈敏 度，調(diào)制靈敏度=通道中光波電場的幅度對調(diào)制磁場幅度的導(dǎo)數(shù)，即是調(diào)制曲線的斜率，參 照圖7(b)。
[0058]當(dāng)在娃介質(zhì)柱陣列波導(dǎo)中引入上述缺陷后，在磁場Η=Ηο+Ηι時，入射信號端口位于 圖1所示左方端口 1的位置，該端口 1處為TE載波光信號。載波光信號在以硅介質(zhì)柱5的介質(zhì) 柱陣列形成的波導(dǎo)中傳播，TE載波光信號到達(dá)缺陷介質(zhì)柱7的缺陷位置后，TE載波光信號將 全部通過，最后TE載波光信號將在輸出端口 4位置輸出，TE載波光信號在端口 2和3輸出位置 幾乎沒有輸出。在磁場H=H〇-Hdt，入射信號端口位于圖1所示左方端口 1的位置，該端口 1處 為TE載波光信號。載波光信號在以硅介質(zhì)柱5的介質(zhì)柱陣列形成的波導(dǎo)中傳播，TE載波光信 號到達(dá)缺陷介質(zhì)柱7的缺陷位置后，TE載波光信號將全部通過，最后TE載波光信號將在輸出 端口 2、3位置輸出，TE載波光信號在輸出端口 4位置幾乎沒有輸出。
[0059] 所以將端口4作為調(diào)制輸出端口，將21個Η值下的端口4通道的光波電場幅度畫出， 即得通過光波的電場幅度隨調(diào)制磁場變化的曲線，為調(diào)制曲線，參照圖8(a)。根據(jù)調(diào)制曲 線，可以求出調(diào)制靈敏度，參照圖8(b)。根據(jù)調(diào)制曲線還可以求出調(diào)制深度，調(diào)制深度=2 (最大電場幅度 -最小電場幅度)/(最大電場幅度+最小電場幅度）
[0060] 通過圖8(b)可知，該調(diào)制靈敏度度為0.00181。
[0061] 通過圖8(a)可知，該調(diào)制深度為0.39356。
[0062] 通過圖8(a)可知，如果在調(diào)制曲線上輸入一個正弦偏置磁場，則在線性范圍內(nèi)，端 口 4的電場幅度圍繞靜態(tài)工作點大致按正弦規(guī)律變化，這說明本研究具有較理想的調(diào)制作 用。
[0063] 對于晶格常數(shù)和工作波長的選取，可以采用以下方式確定。通過公式
[0065] 其中以及本發(fā)明中正方晶格硅結(jié)構(gòu)的的歸一化禁帶頻率范圍
[0066] fn_=〇. 3150~0.4548 (8)
[0067] 計算出相應(yīng)的禁帶波長范圍為：
[0068] λ = 2· 1987a ~3.1746a (9)
[0069] 由此可見在不考慮色散或材質(zhì)色散變化很小的情況下，可以通過改變晶格常數(shù)a 的值得到與其等比例的滿足波長范圍的λ值。工作波長可以在不考慮色散或色散可忽略的 情況下通過介質(zhì)柱間晶格常數(shù)來調(diào)節(jié)。
[0070] 實施例1
[0071] 本實施例中，在不考慮色散或材質(zhì)色散變化很小的情況下，通過等比例改變晶格 常數(shù)的方法，可以實現(xiàn)不同波長光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器的功能。令參數(shù)a = 6.1772 X10-3[m]，d2 = 0· 3a，d3 = 0.2217a，d5= 1.2997a，Ms = 2.39 X 105[A/m]，H〇 = 4· 79925 X105 [A/m] ,^ = 225^/111]。歸一化光波頻率coa/23ic = 〇.4121，其他參數(shù)不變，使其對應(yīng)到20GHz 的光波載波。參照圖7(a)，通過仿真計算得到端口 4通道，在一個周期內(nèi)光波電場幅度隨調(diào) 制磁場變化的調(diào)制曲線圖，即調(diào)制曲線圖；參照圖7(b)，在一個周期內(nèi)端口4通道中的調(diào)制 曲線的斜率，即調(diào)制靈敏度圖。該結(jié)構(gòu)具有較理想的調(diào)制器功能。
[0072] 實施例2
[0073]本實施例中，在不考慮色散或材質(zhì)色散變化很小的情況下，通過等比例改變晶格 常數(shù)的方法，可以實現(xiàn)不同波長光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器的功能。令參數(shù)a = 4.1181 X10-3[m]，d2 = 0.3a，d3 = 0.2217a，d5 = 1.2997a，Ms = 2.39X 105[A/m]，H〇 = 7.5696X105[A/ m] ,^ = 135^/111]。歸一化光波頻率coa/23ic = 〇.4121，其他參數(shù)不變，使其對應(yīng)到30GHz的 光波載波。參照圖8(a)，通過仿真計算得到端口 4通道，在一個周期內(nèi)光波電場幅度隨調(diào)制 磁場變化的調(diào)制曲線圖，即調(diào)制曲線圖；參照圖8(b)，在一個周期內(nèi)端口4通道中的調(diào)制曲 線的斜率，即調(diào)制靈敏度圖。該結(jié)構(gòu)具有較理想的調(diào)制器功能。
[0074] 實施例3
[0075]本實施例中，在不考慮色散或材質(zhì)色散變化很小的情況下，通過等比例改變晶格 常數(shù)的方法，可以實現(xiàn)不同波長光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器的功能。令參數(shù)a = 3.0886 X10-3[m]，d2 = 0.3a，d3 = 0.2217a，d5 = 1.2997a，Ms = 2.39X 105[A/m]，H〇=10.38505X105 [A/mLHflSSU/m]。歸一化光波頻率coa/2Jic = 〇.4121，其他參數(shù)不變，使其對應(yīng)到40GHz 的光波載波。參照圖9(a)，通過仿真計算得到端口 4通道，在一個周期內(nèi)光波電場幅度隨調(diào) 制磁場變化的調(diào)制曲線圖，即調(diào)制曲線圖；參照圖9(b)，在一個周期內(nèi)端口4通道中的調(diào)制 曲線的斜率，即調(diào)制靈敏度圖。該結(jié)構(gòu)具有較理想的調(diào)制器功能。
[0076]由圖10可知，通過有限元軟件⑶MS0L進(jìn)行計算，得到光場模擬圖，參見圖10(a)、 (b)、（ c)、（ d)可知，TE載波光被調(diào)制傳播至端口 2、端口 3和端口 4。
[0077]以上所述本發(fā)明在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍均有改進(jìn)之處，不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā) 明限制。
【主權(quán)項】
1. 一種基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于，包括一個具有TE禁帶的光 子晶體十字波導(dǎo)；所述調(diào)制器還包括一個輸入端（1)、三個輸出端（2、3、4)、背景硅介質(zhì)柱 (5)、等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱(6)和缺陷介質(zhì)柱(7)，所述調(diào)制器還包括一個提供偏置磁 場的電磁鐵(8)，一個調(diào)制電流源（10)和一個調(diào)制信號（11);所述光子晶體十字波導(dǎo)的左端 為輸入端（1);所述輸出端(2、3、4)分別位于光子晶體十字波導(dǎo)的下端、右端、上端;所述缺 陷介質(zhì)柱(7)位于十字波導(dǎo)中心交叉處;所述4個等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱(6)分別位于 十字波導(dǎo)交叉的四個拐角處;所述光子晶體波導(dǎo)由端口（1)輸入TE載波光，再從端口 2、3、4 任意端口輸出調(diào)幅光。2. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述調(diào)制 器進(jìn)一步包括導(dǎo)線(9);所述電磁鐵(8)的一端與調(diào)制電流源（10)的負(fù)極相連接;所述電磁 鐵(8)的另一端通過導(dǎo)線(9)與調(diào)制電流源（10)的正極相連接;所述調(diào)制電流源（10)與調(diào)制 信號（11)相連接。3. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述光子 晶體為二維正方晶格光子晶體。4. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述光子 晶體由高折射率材料和低折射率材料組成;所述高折射率材料為硅或折射率大于2的介質(zhì)； 所述低折射率介質(zhì)為空氣或折射率小于1.4的介質(zhì)。5. 按照權(quán)利要求1所述的光子晶體波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特征在于:所 述十字波導(dǎo)為光子晶體中移除中間一橫排和中間一豎排介質(zhì)柱后的結(jié)構(gòu)。6. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述十字 波導(dǎo)交叉拐角處的背景介質(zhì)柱(5)刪除一個角以形成等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱，該等腰 直角三角形缺陷介質(zhì)柱(6)為三角柱型。7. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述背景 硅介質(zhì)柱(5)的形狀為正方形。8. 按照權(quán)利要7所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述正方形 硅介質(zhì)柱以介質(zhì)柱軸線z軸方向逆時針旋轉(zhuǎn)41度。9. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述缺陷 介質(zhì)柱(7)為鐵氧體方柱，其形狀為方形，所述的鐵氧體方柱的磁導(dǎo)率為各向異性，且受偏 置磁場的控制，偏置磁場方向沿著鐵氧體方柱的軸線方向。10. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，其特征在于:所述端 口（4)為調(diào)制輸出端。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光子晶體十字波導(dǎo)的磁光調(diào)制器，包括一個具有TE禁帶的光子晶體十字波導(dǎo)；調(diào)制器還包括一個輸入端(1)、三個輸出端(2、3、4)、背景硅介質(zhì)柱(5)、等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱(6)和缺陷介質(zhì)柱(7)，調(diào)制器還包括一個提供偏置磁場的電磁鐵(8)，一個調(diào)制電流源(10)和一個調(diào)制信號(11)；光子晶體十字波導(dǎo)的左端為輸入端(1)，輸出端(2、3、4)分別位于十字波導(dǎo)的下端、右端、上端；缺陷介質(zhì)柱(7)位于十字波導(dǎo)中心交叉處；4個等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱(6)分別位于十字波導(dǎo)交叉的四個拐角處；光子晶體波導(dǎo)由端口(1)輸入TE載波光，再從端口(2)、(3)、(4)任意端口輸出調(diào)幅光。本發(fā)明高效實現(xiàn)TE載波光波信號調(diào)制器。
【IPC分類】G02F1/095, G02B6/122
【公開號】CN105572919
【申請?zhí)枴緾N201610085962
【發(fā)明人】歐陽征標(biāo), 吳昌義, 金鑫
【申請人】歐陽征標(biāo)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月15日