二维光子晶体Fano微腔实现单向全光传输

"打破光子晶体非线性Fano腔结构对称性实现单向传输" 本文探讨了一种创新的光学器件设计，旨在利用二维光子晶体波导旁侧的Fano微腔来构建全光二极管，实现光信号的单向传输。这种结构的关键创新在于通过在光子晶体波导中引入简单的反射层，打破了Fano微腔的对称性。反射层导致波导与微腔之间的耦合效率在腔体两侧变得不对称。当两侧的波导分别注入光时，由于微腔内嵌入了非线性克尔材料，两侧激发微腔所需的光强阈值不同，因此实现了光的单向导通功能。 为了研究这种结构的传输特性和性能，作者们运用了有限时域差分（FDTD）方法进行数值模拟和分析。他们发现，在相对较低的光强阈值下，该结构能够实现正向导通而反向截止，具有全光二极管的功能。此外，此结构还表现出超快的响应时间，达到了皮秒级别，远低于许多传统的电子器件。其最大透射率高达90%，并且正反向透射比高，这些特性对于光学通信和信息处理系统至关重要。 此外，基于光子晶体的构造赋予了该器件一个显著的优势，即工作波长的可调性。这意味着它可以在宽范围的光谱内有效工作，并且由于其制造工艺与现有半导体技术兼容，易于集成到现有的光学系统中，这为未来的微纳米光电子设备提供了新的设计思路。 关键词涵盖了光学器件、光子晶体、Fano腔、单向传输和全光二极管，强调了这个领域的核心技术和理论基础。文章的研究成果不仅在理论上丰富了光子晶体非线性光学的研究，而且在实际应用中展示了其潜在的广阔前景，尤其是在光通信、信息处理和光电子集成领域。作者们的工作为开发新型光学开关和逻辑门等光子器件提供了新的设计策略和实验依据，有望推动未来光子学技术的发展。