电磁波非互易性传输装置及电磁波非互易性传输的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116014395A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310204216.9(22)申请日2023.03.06(71)申请人南京大学地址210023江苏省南京市栖霞区仙林大道163号(72)发明人周彬谢建斓何程陈延峰(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204专利代理师刘红阳(51)Int.Cl.H01P1/32(2006.01)H01P3/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称电磁波非互易性传输装置及电磁波非互易性传输的方法(57)摘要本发明公开了一种电磁波非互易性传输装置及电磁波非互易性传输的方法，所述方法包括如下步骤：(1)基于一维YIG光子晶体元胞，改变散射子间距，产生内近外远型TypeI和内远外近型TypeII两种基本结构单元；(2)调整散射子间距使两种结构带隙相同，再将n个TypeI元胞与n+1个TypeII元胞左右组合拼接形成平行板波导，在中间形成拓扑界面；(3)调整晶格常数使波导中的边界态耦合形成旋磁拓扑法诺共振；(4)利用步骤(1)～(3)制得的装置进行电磁波非互易性传输；该方法不仅丰富了拓扑法诺共振的研究，也为实现较高对比度的电磁波非互易性传输提供了更简易的方法。CN116014395ACN116014395A权利要求书1/2页1.一种电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述装置包括拓扑结构的平行板波导，所述拓扑结构的平行板波导由一平行板波导及施加在平行板波导上的磁场构成，调整平行板波导的晶格常数以形成旋磁拓扑法诺共振，所述旋磁拓扑法诺共振由平行板波导的带隙间产生的两种不同的边界态耦合形成；所述平行板波导由一维单层光子晶体构成；所述一维单层光子晶体由n个依次分布的TypeI型元胞与n+1个依次分布的TypeII型元胞左右拼接组合而成，TypeI型元胞：元胞内两个散射子的间距记为d1，元胞间相邻散射子的间距记为d2；TypeII型元胞：元胞内两个散射子的间距记为d3，元胞间相邻散射子的间距记为d4；其中，d1＝d4且d2＝d3；所述磁场在垂直于散射子结构平面处施加，以使一维单层光子晶体的磁导率变为旋磁形式，TypeI型和TypeII型的元胞具有完全相同的能带结构，n个TypeI型元胞与n+1个TypeII型元胞左右拼接组合，形成拓扑结构的平行板波导。2.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述一维单层光子晶体中每个单元胞由两个散射子组成；所述TypeI型元胞：元胞内两个散射子的间距d1小于元胞间相邻散射子的间距d2；所述TypeII型元胞：元胞内两个散射子的间距d3大于元胞间相邻散射子的间距d4。3.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述磁场作用下，磁场强度为1600高斯，材料散射子的磁导率为旋磁形式，其矩阵形式为：其中，μ＝14μ0，κ＝12.4μ0，其介电常数为ε＝15ε0，其上下硬边界所隔宽度h＝14.8cm，YIG散射子半径为2.67cm。4.根据权利要求3所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，平行板波导晶格常数为a＝18cm，d1＝6.6cm。5.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述光子晶体的材料为具有旋磁特性的材料。6.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述光子晶体的材料为铁钇石榴石。7.根据权利要求1所述的电磁波非互易性传输装置，其特征在于，所述平行板波导的上下边界采用理想电导体作为硬边界。8.一种电磁波非互易性传输的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)基于一维单层光子晶体元胞，改变散射子间距，产生内近外远型TypeI和内远外近型TypeII两种基本结构单元；(2)调整散射子间距使两种结构带隙相同，再将n个TypeI元胞与n+1个TypeII元胞左右组合拼接形成平行板波导，在中间形成拓扑界面；(3)调整晶格常数使波导中的边界态耦合形成旋磁拓扑法诺共振；(4)利用步骤(1)～(3)制得的装置进行电磁波非互易性传输。9.根据权利要求8所述的电磁波非互易性传输的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：基于一维单层光子晶体的平行板波导，每两个散射子组成一个单元胞，改变其散射子2CN116014395A权利要求书2/2页之间的间距，产生两种不同拓扑态的基本结构单元：内近外远型TypeI：元胞内两个散射子的间距d1小于元胞间相邻散射子的间距d2；内远外近型TypeII：元胞内两个散射子的间距d3大于元胞间相邻散射子的间距d4。10.根据权利要求8所述的电磁波非互易性传输的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：在所有散射子处施加垂直于结构平面的磁场，使散射子材料的磁