六角晶格光子晶体中低旋转对称性增强的自准直效应

在本研究中，我们设计了一种六角晶格的光子晶体（PC）结构，其中通过对 PC 原胞对称性的调整揭示了一种全角自准直（SC）效应。通过优化光几何参数，如辅助杆的旋转角度与相邻距离，我们利用群速度色散（GVD）和三阶色散（TOD）特性详细分析了 SC 性质。我们还研究了对称性属性及其对色散特性影响之间的关系。通过对称性调控，我们全面理解了所提构型中光准直与限制的基本机制。具有 $C_1$ 对称群的 PC 结构在 $a/\lambda=0.652$ 至 $a/\lambda=0.668$ 归一化频率范围内表现出全角 SC 效应，带宽为 $\Delta\omega/\omega_c = 2.4\%$。进一步打破对称性，从 $C_1$ 变换为 $C_2$ 群对称，将 SC 带宽增强至 $\Delta\omega/\omega_c = 6.5\%$，并在两个不同频段展现出完美的线性等频轮廓（EFC）：第 \nth{4} 横磁（TM）带中 $a/\lambda=0.616$ 至 $a/\lambda=0.656$ 归一化频率之间，以及第 \nth{5} TM 带中 $a/\lambda=0.712$ 至 $a/\lambda=0.760$ 之间的全角 SC。此外，我们提出了一种类似 $C_2$ 群对称的复合/混合 PC 结构，其中两根辅助杆被具有相同折射率、宽度等于辅助杆直径的矩形光子线取代。该混合结构表现出全角 SC 效应，工作带宽为 $\Delta\omega/\omega_c = 11.7\%$，呈现近零 GVD 与 TOD 性能，并对潜在的制备精度问题提供了增强的鲁棒性。