利用可调性光子晶体自准直效应实现光束控制的方法

摘要

本发明提供了一种利用可调性光子晶体自准直效应实现光束控制的方法、制作的光束调节器及应用。其特征在于在自准直效应的频率范围内，该器件具有特殊的光束控制原理。利用可调介质参量，例如非线性极化率，和光子能带结构的相互作用，对自准直点附近的色散性质进行调节，能够实现可调谐自准直，发散角连续可调，自锁式自准直，和特殊自感透明等独特的功能。这些功能在光集成和光互联中意义重大，能被用于设计可调式自准直波导，自锁式束宽调节波导，束宽控制器，可调式扩束镜、耦合镜，以及亚皮秒级高速光开关等。

主权项

一种利用可调性光子晶体自准直效应实现光束控制的方法，其特征在于在光子带隙材料中掺入光学可调介质或非线性材料，调节光子带隙材料的折射率，以改变自准直点附近的光子能带；掺入光学可调介质或非线性材料之后，自准直频率移动，移动后的自准直频率ωs表示为ωs＝ω0s‑αχ(3)|U0|2k0s，其中ω0s是线性自准直频率，α为与非线性无关的正常数系数，α＝0.24c，c为光速，χ(3)为非线性Kerr系数，U0是光束峰值振幅，k0s为自准直点的Bloch波矢；当χ(3)＞0，自准直点ωs向低频方向移动ωs＜ω0s；当χ(3)＜0，ωs向高频移动ωs＞ω0s；满足自准直的入射光强为Is＝(n1)2ε0|Us|2c≈(ω0s‑ω)(n1)3ε0c/αχ(3)k0s，其中n1为能量集中区域的折射率，ε0和c分别为真空介电常数和光速，Us为满足自准直的光束峰值振幅，ω为入射光的频率。