扭曲诱导的光束定向与光栅错切效应在光子晶体器件中的应用
光学
2024-12-17 v1
摘要
扭曲双层光子晶体在两个堆叠的光子晶体板之间引入扭曲，使其电磁性质实现强调制。扭曲角度的变化强烈影响其共振频率和可传播的衍射阶数，具有包括传感、激光、慢光或波前工程等应用。本文设计并分析了能够实现由扭曲角度控制光束定向的扭曲双层晶体。为实现光束定向，器件高效地将输入功率路由到单个扭曲依赖的传输衍射阶。输出光随后遵循该衍射阶的方向，通过扭曲角度外部控制。采用高效的启发式优化方法进行优化，使数据驱动方法得以进一步理解设计操作。优化后的器件在 0 到 30 度的扭曲角度范围内实现超过 90% 的效率，适用于两种偏振（TE 和 TM）。将优化扩展到包括左右手偏振后，整体准确率接近 90%，覆盖整个 0 到 60 度的控制范围。最后，我们展示该器件类似于光栅错切，通过有效消除不需要的衍射阶来实现。优化后的器件 exhibits 一种取决于所选衍射阶的倾斜。我们的分析由数据驱动统计分析所支持，产生结构性错切模型。
引用
@article{arxiv.2412.11263,
title = {Twist-Induced Beam Steering and Blazing Effects in Photonic Crystal Devices},
author = {Nicolas Roy and Beicheng Lou and Shanhui Fan and Alexandre Mayer and Michaël Lobet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.11263},
year = {2024}
}