智文强 费宏明† 韩雨辉 武敏 张明达 刘欣 曹斌照 杨毅彪

1)(太原理工大学物理与光电工程学院,太原 030024)

2)(太原理工大学,新型传感器与智能控制教育部重点实验室,太原 030024)

光波单向传输器件在全光计算和信息处理方面具有重要应用.本文提出一种具有完全光子带隙的硅基空气孔光子晶体漏斗型光波导结构,在光通信波段可实现单向传输特性.漏斗型光波导可打破光波对称传输,引入点缺陷通过模式转换与失配进一步抑制反向透射,并研究了不同的点缺陷类型与位置对反向透射的影响.采用时域有限差分法进行数值计算,优化选取了最佳的点缺陷模式.结果显示,单柱型点缺陷在向左移动5a(a 为光子晶体晶格常数,a=470 nm)时,横电(TE)偏振光在工作波长1550 nm 处正向透射率为0.716,透射对比度为0.929,工作带宽为111 nm.另外,本文提出的光波单向传输器件结构简单、工艺要求低,有望为集成光路中单向传输器件设计提供新的解决方案.

1 引言

当前集成电路的发展遇到诸多瓶颈,随着器件尺寸不断缩小,短沟道效应和量子隧穿效应显著,以致漏功率增加[1].在后摩尔时代与大数据信息时代背景下,集成光路有望为当代信息处理开辟一条全新的道路[2].电子二极管由于其正向导通反向截止的单向导电性,成为集成电路的主要构成单元,而具有光波单向传输能力的单向传输器件的设计就成了实现集成光路首要解决的问题[3-5].

早期实现光波单向传输器件的……