輸出，即輸出兩路相位相反 的光學(xué)時鐘信號。
[0052] 通過數(shù)值掃描計算得到，d2 = 0.3a，d3 = 0.2817a，d5 = 1.2997a，歸一化光波頻率f = 0.4121，相對介電常數(shù)ε:= 12.9,光信號從端口 2輸出最大值，且從端口 4輸出最小。當(dāng)偏 置磁場方向改變時，Ho和Ms的符號改變，使光信號的環(huán)形方向應(yīng)改變。因此，光信號從端口 4 輸出最大值，且從端口 2輸出最小。
[0053]當(dāng)在硅介質(zhì)柱陣列波導(dǎo)中引入上述缺陷后，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光信號。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 光信號到達缺陷介質(zhì)柱7形式的缺陷位置后，TE光信號將全部通過，最后TE光信號將在輸出 端口 2位置輸出；TE光信號在輸出端口3和4位置幾乎沒有輸出。同時，在波導(dǎo)中插入損失很 小。此時端口 2為導(dǎo)通狀態(tài)，端口 3和4處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)偏置磁場方向改變時，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光信號。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光信號到達缺陷介質(zhì)柱7形式的缺陷位置后，TE光信號將全部通 過，最后TE光信號將在輸出端口 4位置輸出；TE光信號在輸出端口 2和3位置幾乎沒有輸出。 同時，在波導(dǎo)中插入損失很小。此時端口 4為導(dǎo)通狀態(tài)，端口 2和3處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0054]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
[0056] 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
[0057] fn_=〇. 3150~0.4548 (8)
[0058] 計算出相應(yīng)的禁帶波長范圍為：
[0059] λ = 2· 1987a ~3.1746a (9)
[0060] 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)。
[0061] 如圖4所示，通過控制電壓，得到光功率輸出波形，其中h時段磁場為-Η，從端口 2 輸出；T2時段磁場為H，從端口4輸出。光學(xué)時鐘信號占空比=信號為1的時間/信號為0的時 間=IVT 2。脈沖上升時間=矩形脈沖邊沿從0上升到最高輸出功率的90%時需要的時間，該 結(jié)構(gòu)的脈沖上升時間取決于磁場的變化速度。
[0062] 通過調(diào)節(jié)調(diào)制信號的正負(fù)取值時間比例，可調(diào)節(jié)輸出時鐘信號的占空比，它等于 調(diào)制信號為正值的時間與調(diào)制信號為負(fù)的時間之比。
[0063] 光學(xué)時鐘參數(shù)：
[0064] (1)脈沖上升時間=矩形脈沖邊沿從0上升到最高輸出功率的90%時需要的時間， 該結(jié)構(gòu)的脈沖上升時間取決于磁場的變化速度。
[0065] (2)時鐘頻率=磁場的變化頻率
[0066] (3)邏輯對比度定義為：
[0067] 對于端口 2導(dǎo)通：101 og (導(dǎo)通時端口 2的輸出功率/斷開時端口 2的輸出功率）= 101og(Pjf/P^)
[0068] 對于端口 4導(dǎo)通：101og(導(dǎo)通時端口 4的輸出功率/斷時端口 4的輸出功率）= 101og (卩開/卩關(guān)）
[0069] 隔離度定義為:隔離度=lOlog(輸入功率/隔離端輸出功率）=101og(PA/^l)
[0070] 通過圖6可知，在歸一化光波頻率ω a/23TC = 〇. 4121時，其邏輯對比度可達到48dB。
[0071] 實施例1
[0072] 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)不同波長下雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器的功能。令參數(shù)a = 6.1772 X10-3[111]，(12 = 0.3&，(13 = 0.2817&，(15 = 1.2997&氺=9.6125 4 = 0.7792，歸一化光波頻率〇 a/2Jic = 〇. 4121，其他參數(shù)不變，使其對應(yīng)到20GHz的光波。參照圖5,通過仿真計算得到在禁 帶光波頻率范圍內(nèi)的邏輯對比度，該結(jié)構(gòu)具有高邏輯對比度的占空比可調(diào)及互為邏輯非的 雙路光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，從而實現(xiàn)了雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器的功能。
[0073] 實施例2
[0074]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)不同波長下雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器的功能。令參數(shù)a = 4.1181 X10-3[111]，(12 = 0.3&，(13 = 0.2817&，(15 = 1.2997&氺=9.6125 4 = 0.7792，歸一化光波頻率〇 a/2Jic = 〇. 4121，其他參數(shù)不變，使其對應(yīng)到30GHz的光波。參照圖6,通過仿真計算得到在禁 帶光波頻率范圍內(nèi)的邏輯對比度，該結(jié)構(gòu)具有高邏輯對比度、雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生 器功能。
[0075] 實施例3
[0076]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)不同波長下雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器的功能。令參數(shù)a = 3.0886 X10-3[111]，(12 = 0.3&，(13 = 0.2817&，(15 = 1.2997&氺=9.6125 4 = 0.7792，歸一化光波頻率〇 a/2Jic = 〇. 4121，其他參數(shù)不變，使其對應(yīng)到40GHz的光波。參照圖7，通過仿真計算得到在禁 帶光波頻率范圍內(nèi)的邏輯對比度，該結(jié)構(gòu)具有高邏輯對比度、雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生 器的功能。
[0077] 通過圖8可知，在歸一化光波頻率ω a/23ic = 〇. 4121時，由有限元軟件C0MS0L進行 計算，得到光場模擬圖。由此可知，TE光分別高效地傳播至端口 2和端口 4。
[0078]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)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特征在于，包括一個 具有TE禁帶的光子晶體十字波導(dǎo);所述發(fā)生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)，所述發(fā)生器還包括一 個提供偏置磁場的電磁鐵(8)和一個矩形波電流源（10);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光，再從端口（2)和端口（4) 輸出兩路相位相反的光學(xué)時鐘信號。2. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特 征在于:所述發(fā)生器進一步包括導(dǎo)線(9);所述電磁鐵(8)的一端與個矩形波電流源（10)的 一端相連接;所述電磁鐵(8)的另一端通過導(dǎo)線(9)與矩形波電流源（10)的另一端相連接； 所述電磁鐵(8)提供的偏置磁場的方向隨時間做周期變化。3. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(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)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，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所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特 征在于:所述T型波導(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)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特 征在于:所述T型波導(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。7. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特 征在于:所述背景硅介質(zhì)柱(5)的形狀為正方形。8. 按照權(quán)利要求7所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特 征在于:所述正方形娃介質(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1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特征 在于:所述等腰直角三角形缺陷介質(zhì)柱(6)為三角柱型。10. 按照權(quán)利要求1所述的基于光子晶體十字波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，其特 征在于:所述缺陷介質(zhì)柱(7)為鐵氧體方柱，其形狀為正方形，該鐵氧體方柱的磁導(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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光子晶體十字波導(dǎo)雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器，包括一個具有TE禁帶的光子晶體十字波導(dǎo)；發(fā)生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)，發(fā)生器還包括一個提供偏置磁場的電磁鐵(8)和一個矩形波電流源(10)；光子晶體十字波導(dǎo)的左端為輸入端(1)，輸出端(2、3、4)分別位于光子晶體十字波導(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；光子晶體波導(dǎo)由端口(1)輸入TE載波光，再從端口(2)和端口(4)輸出兩路相位相反的光學(xué)時鐘信號。本發(fā)明結(jié)構(gòu)體積小，便于集成，可以短程高效地實現(xiàn)TE光雙路反相光學(xué)時鐘信號發(fā)生器。
【IPC分類】G02B6/122, G02F1/095
【公開號】CN105572920
【申請?zhí)枴緾N201610086342
【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