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专利号: 2022111053098
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,呈180°中心旋转对称结构,包括两个金属板、铁氧体圆柱和两个部分金属覆层的介质波导;

上金属板和下金属板平行设置;铁氧体圆柱与金属板垂直放置,两端分别与上金属板和下金属板连接;铁氧体圆柱在上金属板和下金属板之间呈M×2N等间距均匀排布,位于四周的铁氧体圆柱边缘与金属板边缘相切,M和N为正整数,M>2N;

部分金属覆层的介质波导与金属板长边平行,分别由金属板短边中心位置的外侧向金属板内部延伸,包括依次连接的矩形介质块和梯形介质块;矩形介质块和梯形介质块的厚度相同,且与两个金属板之间的间距相等;矩形介质块跨越金属板短边,梯形介质块位于两金属板内部;梯形介质块的梯形下底边与矩形介质块的矩形短边重合,矩形介质块的矩形长边分别与相邻的两个铁氧体圆柱相切;矩形介质块与两个金属板连接的平面覆有金属层,沿矩形介质块的两个矩形长边向梯形介质块方向延伸有金属薄板;

每两两相邻的四个铁氧体圆柱构成一个原胞,两个部分金属覆层的介质波导连接线两侧分别形成两组(M‑1)×(N‑1)紧密贴合排布的原胞阵列,分别作为第一光子晶体PhC1和第二光子晶体PhC2;对第一光子晶体PhC1和第二光子晶体PhC2施加的磁场大小相等,方向相反。

2.根据权利要求1所述的基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,第一光子晶体PhC1和第二光子晶体PhC2中每个铁氧体圆柱的半径相等,铁氧体材料选用钇铁石榴石型材料。

3.根据权利要求1所述的基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,矩形介质块和梯形介质块选用F4B材料。

4.根据权利要求1所述的基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,矩形介质块及对应的金属层形成矩形波导,矩形波导采用同轴馈电。

5.根据权利要求4所述的基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,两个矩形波导分别作为输入端口和输出端口,都具有50Ω阻抗。

6.根据权利要求1所述的基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,施加的磁场大小为H=850Oe,光子晶体的晶格常数即相邻铁氧体圆柱之间的间距a=13mm,铁氧体圆柱的直径为2r=4mm;铁氧体材料饱和磁化强度为1850Gs,谐振线宽为15Oe,相对介电常数为14,正切损耗为0.0002。

7.根据权利要求1所述的基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,对第一光子晶体PhC1和第二光子晶体PhC2施加的磁场方向分别为垂直于金属板向下和向上;左侧部分金属覆层的介质波导作为输入端口,右侧部分金属覆层的介质波导作为输出端口;当电磁信号从输入端口输入时,电磁信号能够绕过障碍物和缺陷向输出端口传输,反之,当电磁信号从输出端口输入时,电磁信号不能传输到输入端口;

切换第一光子晶体PhC1和第二光子晶体PhC2施加的偏置磁场的方向,右侧部分金属覆层的介质波导作为输入端口,左侧部分金属覆层的介质波导作为输出端口;当电磁信号从输入端口输入时,电磁信号能够绕过障碍物和缺陷传输到输出端口,反之,当电磁信号从输出端口输入时,电磁信号不能传输到输入端口。

8.根据权利要求1所述的基于拓扑手性边界态的高效电磁波导,其特征在于,通过调控施加磁场的方向,能够实现电磁波导的非互易传输与隔离特性。