一种谐振频率对厚度不敏感的高Q平板光子晶体

本发明涉及一种谐振频率对厚度不敏感的高q平板光子晶体，属于光子晶体。

背景技术：

1、光子晶体是指具有周期性介电常数的材料结构，这种周期性能够对光的传播进行调控。通过对结构的合理设计，可以有效地实现所需的谐振特性，在传感、滤波和电磁调控等领域都有广泛的应用。

2、平板光子晶体因其平面结构而具有易于集成的特点。在平板光子晶体研究中，高谐振品质因子(q因子)的实现一直是一个研究热点。q因子是描述光学谐振腔能量损耗的一个重要参数，高q因子意味着谐振腔能够在较长的时间内存储能量，提供了较大的局域场增强，从而使光与物质相互作用更加强烈。因此实现高q因子至关重要。

3、平板光子晶体可以支持不同类型的连续域束缚态。连续域束缚态由位于连续谱内的非辐射局域波组成，由于辐射损耗为零，理论上具有无穷大的品质因子。利用这一特性连续域束缚态在许多领域都有广泛的应用。包括激光器、传感器、滤波器、非线性光子学和成像等。

4、目前报道的在平板光子晶体中实现的连续域束缚态中，它的谐振频率对结构参数比较敏感，特别是厚度变化对它的频率会造成很大影响，不利于器件的加工和实际应用。实现一个对厚度不敏感的连续域束缚态高q平板光子晶体还仍面临挑战。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供了一种平板光子晶体中产生连续域束缚态的新技术，实现了一种谐振频率对厚度不敏感的高q平板光子晶体。

2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

3、一种谐振频率对厚度不敏感的高q平板光子晶体，包括介质板和位于介质板上呈二维周期性排列的通孔，且所述通孔在二维周期性排列的两个方向上的晶格常数相等，所述通孔由两个半径不同的半圆柱形孔组成，所述两个半圆柱形孔的轴线重合，所述两个半圆柱形孔的底面重叠。

4、所述介质板的厚度t满足1.06λ≤t≤1.47λ，两个半圆柱的半径分别满足r1＝0.33λ，0≤r2<λ/2，其中λ表示晶格常数。

5、所述平板光子晶体工作于电磁波波长为2.6λ–2.7λ范围内。

6、工作时，入射电磁波沿z轴方向平行入射，入射电磁波的电场偏振方向沿x轴方向，其中以介质板的高所在的方向为z轴方向，以所述介质板的上表面或者下表面为xoy平面，以xoy平面上两个半圆形的底边所在的方向为x轴方向，以垂直于所述两个半圆形的底边的方向为y轴方向。

7、与现有技术相比，本发明具有的优势如下：

8、(1)所述平板光子晶体是由介质板和位于介质板上呈二维周期性排列的通孔组成，能够方便的选取半径r2从而实现不同的连续域束缚态。

9、(2)所述平板光子晶在半径r2一定的条件下，在大厚度范围内都满足连续域束缚态形成的条件，结构厚度影响相对较小，该优点有利于降低器件的加工精度要求。

10、(3)所述平板光子晶体支持的连续域束缚态的频率对介质板厚度不敏感，具有对连续域束缚态频率的鲁棒性，该优点大大提高了器件工作的稳定性和可靠性，在高功率激光器、非线性光学、高灵敏度传感器等领域有重要的应用价值。

技术特征：

1.一种谐振频率对厚度不敏感的高q平板光子晶体，其特征在于：包括介质板和位于介质板上呈二维周期性排列的通孔，且所述通孔在二维周期性排列的两个方向上的晶格常数相等，所述通孔由两个半径不同的半圆柱形孔组成，所述两个半圆柱形孔的轴线重合，所述两个半圆柱形孔的底面重叠。

2.根据权利要求1所述的一种谐振频率对厚度不敏感的高q平板光子晶体，其特征在于：所述介质板的厚度t满足1.06λ≤t≤1.47λ，两个半圆柱的半径分别满足r1＝0.33λ，0≤r2<λ/2，其中λ表示晶格常数。

3.根据权利要求1所述的一种谐振频率对厚度不敏感的高q平板光子晶体，其特征在于：所述平板光子晶体工作于电磁波波长为2.6λ–2.7λ范围内。

4.根据权利要求1所述的一种谐振频率对厚度不敏感的高q平板光子晶体，其特征在于：工作时，入射电磁波沿z轴方向平行入射，入射电磁波的电场偏振方向沿x轴方向，其中以介质板的高所在的方向为z轴方向，以所述介质板的上表面或者下表面为xoy平面，以xoy平面上两个半圆形的底边所在的方向为x轴方向，以垂直于所述两个半圆形的底边的方向为y轴方向。

技术总结本发明公开了一种谐振频率对厚度不敏感的高Q平板光子晶体。包括：介质板和位于介质板上呈二维周期性排列的通孔，所述通孔由两个半径不同的半圆柱形孔组成,所述两个半圆柱形孔的轴线重合，所述两个半圆柱形孔的底面重叠。所述平板光子晶体打破了C<subgt;2V</subgt;结构对称性，电磁波沿介质板厚度方向正入射到平板光子晶体上时，可使对称保护连续域束缚态转化为准连续域束缚态。通过改变结构参数，该准连续域束缚态可以与不同的导模之间干涉相消，从而形成多个高Q连续域束缚态。此外，本发明具有鲁棒性，其中一个高Q连续域束缚态的谐振频率对介质板厚度不敏感，该优点有利于器件加工和工程应用。技术研发人员：洪治,王煜莹,束方洲,刘建军受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6