【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性光子学，具体为一种基于光学非线性及pt对称原理的非互易光传输装置。
技术介绍
1、从光的传输特性方面，非互易传输是当今研究的热门领域之一。它是指在非互易介质中光波的传播不再受洛伦兹互易定理的制约，使其正反向传播性质不同，有望实现信号的单向传输。非互易光传输器件是集成光子系统中不可缺少的必要组件，在制备光隔离器、光放大器、分束器等光子器件时起着不可或缺的重要作用。
2、目前实现非互易光传输的方法主要有两种：一种将量子霍尔效应中的表面模式在非互易光子晶体中做类比，得到单向光波，其问题是基于光子晶体结构设计的隔离器的尺寸非常大，较之于商用器件没有突出优势；另一种，利用在磁光介质表面上光波模式的非对称色散关系来获得单向效应，例如磁场下的表面等离子体，但绝大多数研究只停留在理论阶段，其根本问题在于实验条件下的磁场达不到理论计算中的分布形态和强度，加之磁性材料的损耗可能导致其单向效应在实验中难以观察到，故难以进行实验验证；除了上述基于线性效应的非互易元件，还可以利用材料的三阶非线性效应实现，但在器件设计上需要构造非对称结构，精细调节结构参数，对实验加工方面有一定的挑战，另外，在插入损耗、带宽、非互易强度范围等方面仍存在一定的局限性，为此，我们提出一种基于光学非线性及pt对称原理的非互易光传输装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于光学非线性及pt对称原理的非互易光传输装置，可有效提高正反向传输比，实现较高透射率的非互易单向光传输。
3、所述低折射率介质夹层、第一矩形金属空腔和第二矩形金属空腔均匀布设在均匀背景介质中。
4、进一步地，所述第一矩形金属空腔和第二矩形金属空腔沿低折射率介质夹层中心呈镜像对称布设。
5、进一步地，所述背景介质与低折射率介质夹层材质均为低折射率介质材料，低折射率介质材料设置为空气、真空或二氧化硅。
6、进一步地，所述第一矩形金属空腔和第二矩形金属空腔的材质相同，具体设置为金或银。
7、进一步地，所述增益介质块与损耗介质块的材质均设置为二氧化硅、硅或者三硫化二砷。
8、进一步地，所述第一矩形金属空腔和第二矩形金属空腔的厚度设置为250-500nm，低折射率介质夹层的厚度设置为100-200nm。
9、进一步地，所述增益介质块的相对介电常数为2.2+0.08i，损耗介质块的相对介电常数为2.2-0.06i。
10、进一步地，所述增益介质块和损耗介质块的尺寸相同，其长度均为200-300nm，宽度均为40-60nm。
11、本专利技术至少具备以下有益效果：
12、首先，本专利技术无需任何外在调制机制，比如无需外加强磁场，也无需精细化设计非对称的器件结构，仅通过改变光信号强度大小实现系统的自偏压调制，从而获得较高的正反向传输比；其次，本专利技术有效利用了pt对称的独特设计原理，引入光增益-损耗材料，形成非厄米系统，既能在线性响应下实现光的无损全透射和方向性反射，又能在非线性响应下实现有效非互易光传输，在光通信光传输领域有很大的应用前景。
13、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种基于光学非线性及PT对称原理的非互易光传输装置，应用于近红外波段，包括低折射率介质夹层(1)，其特征在于，所述低折射率介质夹层(1)的两侧分别设置有第一矩形金属空腔(2)和第二矩形金属空腔(3)，所述第一矩形金属空腔(2)的内部嵌入有损耗介质块(4)，第二矩形金属空腔(3)内嵌入有增益介质块(5)，增益介质块(5)的增益系数大于损耗介质块(4)的损耗系数，用于形成增益-损耗平衡状态；
2.根据权利要求1所述的一种基于光学非线性及PT对称原理的非互易光传输装置，其特征在于：所述第一矩形金属空腔(2)和第二矩形金属空腔(3)沿低折射率介质夹层(1)中心呈镜像对称布设。
3.根据权利要求2所述的一种基于光学非线性及PT对称原理的非互易光传输装置，其特征在于：所述背景介质(6)与低折射率介质夹层(1)材质均为低折射率介质材料，低折射率介质材料设置为空气、真空或二氧化硅。
4.根据权利要求2所述的一种基于光学非线性及PT对称原理的非互易光传输装置，其特征在于：所述第一矩形金属空腔(2)和第二矩形金属空腔(3)的材质相同，具体设置为金或银。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光学非线性及pt对称原理的非互易光传输装置，应用于近红外波段，包括低折射率介质夹层(1)，其特征在于，所述低折射率介质夹层(1)的两侧分别设置有第一矩形金属空腔(2)和第二矩形金属空腔(3)，所述第一矩形金属空腔(2)的内部嵌入有损耗介质块(4)，第二矩形金属空腔(3)内嵌入有增益介质块(5)，增益介质块(5)的增益系数大于损耗介质块(4)的损耗系数，用于形成增益-损耗平衡状态；
2.根据权利要求1所述的一种基于光学非线性及pt对称原理的非互易光传输装置，其特征在于：所述第一矩形金属空腔(2)和第二矩形金属空腔(3)沿低折射率介质夹层(1)中心呈镜像对称布设。
3.根据权利要求2所述的一种基于光学非线性及pt对称原理的非互易光传输装置，其特征在于：所述背景介质(6)与低折射率介质夹层(1)材质均为低折射率介质材料，低折射率介质材料设置为空气、真空或二氧化硅。
4.根据权利要求2所述的一种基于光学非线性及pt对称原理的非互易光传输装置，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李莹，戚志鹏，戈志群，宋真真，王俊锋，王凤，刘少鹏，赵立龙，任建新，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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