一种可定向抑制或增强光波反射率的反PT对称光子多层结构制造技术

本发明专利技术公开了一种可定向抑制或增强光波反射率的反PT对称光子多层结构，由两个Octonacci序列光子多层复合而成，所述两个Octonacci序列光子多层关于原点呈反PT对称分布；该反PT对称系统由两种折射率不同的基质电介质薄片依次堆叠而形成；Octonacci序列在数学上是一种准周期序列，其迭代规则为：当N=1时，S1=A；当N=2时，S2=B；当N≥3时，S

【技术实现步骤摘要】
一种可定向抑制或增强光波反射率的反PT对称光子多层结构


[0001]本专利技术属于全光通信系统
，涉及一可以应用于光反射的定向抑制或增强的反PT对称光子多层结构。

技术介绍

[0002]当电介质的折射率中存在虚部时，即材料中存在增益或损耗时，左、右入射光的反射谱不重合。特别地，当系统中材料的折射率在空间上满足宇称
‑
时间（Parity
–
time：PT）对称时，在左、右入射光的反射谱中，反射率的零点位置不同。这样，当同一波长的光波从左、右两个方向分别入射到光学系统上时，光波在一边反射率为零，而另一边反射率为有限值。这种效应可被应用光学定向隐身。
[0003]PT对称的光学系统，其折射率空间上满足条件n(z)=n*(
–
z)，其中z为位置坐标，*表示求复共轭。可将折射率写成n=n
r
+in
i
，其中n
r
为折射率的实部，n
i
为折射率的虚部，字母i表示虚数单位。则PT对称条件可以分解为：n
r
(z)=n
r
(
–
z)和n
i
(z)=
–
n
i
(
–
z)，即实部关于原点偶对称，虚部关于原点奇对称。
[0004]在研究反射光束的横向位移时，需要用到光波的部分反射，并且在共振态附近，光束的横向位移效应最大。在共振模附近，PT对称系统可是实现反射光束的极大的横向位移，但是PT对称系统的共振模反射率为零，这对探测反射光束的横向位移十分不利。另外，在探索光束横向位移中，光学系统对左、右入射光的反射率不同，即反射的空间非互易性，也是重要的研究内容。虽然PT系统中存在反射光束的非互易性，但是其左、右反射的零点位置不重合，即左、右反射的零点光波波长不同。若在该系统中实现较大的反射光束横向位移，其左、右入射的波长不同，且反射率为零，不便于观察。
[0005]带缺陷的光子晶体可以只能实现反射率为零的缺陷模，可以提高材料中的损耗来提高缺陷模的反射率，但是左、右入射的反射率曲线是重合的，不存在非互易性。而在准周期光子晶体，存在多个缺陷层，且其缺陷模的反射率不为零。另外，反PT对称系统可以不改变缺陷摸在反射谱中位置的情况下，可实现左、右入射光的反射率非互易，即在左、右反射的缺陷模波长相同，而左、右反射率不同。另外，调控反PT对称系统中的增益
‑
损耗系统，还可以进一步分别实现对左、右光波反射率的抑制或增强的调控。反PT对称的光学系统，其折射率空间上满足条件n(z)=
–
n*(
–
z)，即折射率实部和虚部分别满足条件n
r
(z)=
–
n
r
(
–
z)和n
i
(z)=n
i
(
–
z)，即实部关于原点奇对称，虚部关于原点偶对称。因此，若在反PT对称系统中实现较大的反射光束横向位移，其极大横向位移的左、右入射光波长相同，且还还可以调控反射光的强弱，另外，还可以通过反射光的强弱区分反射方向。
[0006]准光子晶体中天然地存在缺陷层，若将两个准光子复合，形成一个关于原点的对称分布，则中间零点处的光子层便形成一个缺陷腔，其共振性最强。当在材料中引入增益或损耗时，调控其反射率效果最明显。因此，可在两个准光子晶体复合，并使其满足反PT对称性，可以得到反射率不为零的缺陷模，左、右反射模波长相同，且缺陷模附近的反射光束存在极大的横向位移，另外，左、右缺陷模的反射强度可以通过增益
‑
损耗因子调控。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种用于光波反射的定向抑制或增强的光子多层结构的复合结构。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种可定向抑制或增强光波反射率的反PT对称光子多层结构，由两个Octonacci序列光子多层复合而成，所述两个Octonacci序列光子多层关于原点呈反PT对称分布，形成反PT对称结构；该反PT对称系统由两种折射率不同的基质电介质薄片依次堆叠而形成；Octonacci序列在数学上是一种准周期序列，其迭代规则为：当N=1时，S1=A；当N=2时，S2=B；当N≥3时，S
N
=S
N
‑1S
N
‑2S
N
‑1，其中S
N
为序列的第N项，下标N为序列的序数。满足Octonacci序列的光子多层中，符号A、B表示两种折射率不同的均匀基质电介质薄片；由此可以迭代出：S3=BAB，S4=BABBBAB，S5=BABBBABBABBBAB，S6=S5S4S5，S7=S6S5S6，S8=S7S6S7，
……
；将两个S
N
的Octonacci序列光子多层复合，使其结构关于原点呈反PT对称分布。特别地，当N=4时，复合的反PT对称系统可以表示成BABBBABB'A'B'B'B'A'B'，其中电介质薄片A为二氧化硅，和A'的基质材料为铌酸锂，电介质薄片B的基质材料为铌酸锂，B'的的基质材料为二氧化硅。
[0009]进一步地，上述电介质薄片A和A'的基质材料的分别为折射率分为n
a
=3.6+0.01qi；n
a'
=3.0+0.01qi，其中i为虚数单位，q为增益
‑
损耗因子；所述电介质薄片A和电介质薄片A'的厚度为d
a
=d
a'
=0.05μm；所述电介质薄片B 和电介质薄片B'的折射率分别为n
b
=3.0+0.01qi和n
b'
=3.6+0.01qi，所述电介质薄片B和B'的厚度为d
b
=d
b'
=0.1μm；整个结构的材料折射率满足反PT对称：n(z)=
−
n*(
−
z)，其中*表示求复共轭。
[0010]本专利技术的专利技术Octonacci序列光子多层结构具有：当损耗不为零时，由两个Octonacci序列光子多层构成的反PT对称系统中的左、右反射谱不重合；在共振模处，系统对左入射的光波具有抑制或增强作用，反射强度可以通过增益
‑
损耗因子来调控；而对于右入射光波，系统会对反射只增强作用，且反射率随着增益
‑
损耗因子的增大而增大。该效应可被用于光波反射的定向抑制或增强，或光隔离器。
[0011]本技术方案可应用光隔离器，以及反射抑制和增强，便于隐藏、观测和发现目标。
附图说明
[0012]图1为反PT对称Octonacci序列光子多层结构图；其中(a)光从左边入射；(b)光从右边入射；图2为增益
‑
损耗因子q=0时对应的透射谱和反射谱；图3为左、右入射光对应的反射率（其中增益
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可定向抑制或增强光波反射率的反PT对称光子多层结构，其特征在于，由两个Octonacci序列光子多层复合而成，所述两个Octonacci序列光子多层关于原点呈反PT对称分布，形成反PT对称结构；该反PT对称系统由两种折射率不同的基质电介质薄片依次堆叠而形成；Octonacci序列在数学上是一种准周期序列，其迭代规则为：当N=1时，S1=A；当N=2时，S2=B；当N≥3时，S
N
=S
N
‑1S
N
‑2S
N
‑1，其中S
N
为序列的第N项，下标N为序列的序数；满足Octonacci序列的光子多层中，符号A、B表示两种折射率不同的均匀基质电介质薄片；由此可以迭代出：S3=BAB，S4=BABBBAB，S5=BABBBABBABBBAB，S6=S5S4S5，S7=S6S5S6，S8=S7S6S7，
……
；将两个第N项的Octonacci序列光子多层复合，使其结构关于原点呈反PT对称分布；当N=4时，复合的反PT对称结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚平，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：