可實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸?shù)亩S硅基環(huán)形孔光子晶體*

劉丹 胡森

1) (湖北第二師范學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院, 武漢 430205)

2) (華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 武漢 430079)

(2018 年7 月21日收到; 2018 年9 月28日收到修改稿)

基于光子晶體來(lái)構(gòu)筑偏振無(wú)關(guān)光二極管在光電集成領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價(jià)值. 首先提出了一種環(huán)形孔光子晶體, 能帶結(jié)構(gòu)顯示其對(duì)橫電及橫磁模式同時(shí)展現(xiàn)出顯著的方向帶隙. 以此構(gòu)建了三角形狀的環(huán)形孔光子晶體, 利用時(shí)域有限差分法計(jì)算其透過(guò)譜及場(chǎng)分布圖, 發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸特性, 然而正向透過(guò)率太低(約20%). 進(jìn)一步引入尺寸較小的三角形狀的環(huán)形孔光子晶體構(gòu)成光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 有效地提高了偏振無(wú)關(guān)單向傳輸性能, 正向透過(guò)率增大了一倍. 通過(guò)界面結(jié)構(gòu)的調(diào)整, 正向透過(guò)率進(jìn)一步增大, 優(yōu)化后的環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)能同時(shí)對(duì)類橫電及類橫磁模式入射光實(shí)現(xiàn)單向傳輸, 且正向透過(guò)率達(dá)到了44%.

1 引 言

1987 年, John[1]和 Yablonovitch[2]分別提出了一種介電常數(shù)在空間周期性變化的結(jié)構(gòu), 被稱為光子晶體(photonic crystal, PC). PC最重要的特點(diǎn)是具有光子禁帶和光子局域特性[3], 可以靈活控制光的傳播, 在光學(xué)器件設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被廣泛研究. 目前已成功設(shè)計(jì)了多種基于PC結(jié)構(gòu)的光學(xué)器件, 如光子晶體發(fā)光二極管[4,5]、光子晶體波導(dǎo)[6,7]、光子晶體光纖[8]、光子晶體濾波器[9,10]等.

光二極管是一種能使光單向傳輸?shù)钠骷? 其作用類似于電子二極管, 在光電集成及全光通信領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用[11]. 其中, 基于光子晶體結(jié)構(gòu)的光二極管因其獨(dú)特的性能而成為研究熱點(diǎn). 早期, 通過(guò)在光子晶體內(nèi)引入磁性材料[12,13]或非線性材料[14]來(lái)實(shí)現(xiàn)光的單向傳輸, 然而這種方法需要外加磁場(chǎng)或光場(chǎng), 極大地局限了其應(yīng)用. 隨后, 人們發(fā)現(xiàn)采用空間反轉(zhuǎn)對(duì)稱破缺來(lái)實(shí)現(xiàn)光的單向傳輸剛好可以彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn), 因此備受關(guān)注[15-22]. Kurt等[15]設(shè)計(jì)并制作了空氣中的硅柱型光子晶體波導(dǎo), 通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)證明了對(duì)類橫磁(TM)模式光波的單向傳輸. Zhang等[16]報(bào)道了一種對(duì)類TM模式光波在寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)單向傳輸?shù)墓鈻?光子晶體結(jié)構(gòu). 近年來(lái), 通過(guò)兩個(gè)PC1及PC2的傾斜異質(zhì)結(jié)界面的折射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光波的單向傳輸?shù)玫搅藦V泛的關(guān)注. 這種方法通常是選擇入射光的頻率處于PC1的?！猉通帶范圍, 并同時(shí)處于PC2的Γ—X禁帶及?！狹通帶范圍. 當(dāng)入射光沿正向入射時(shí), 首先能沿Γ—X方向穿過(guò)PC1到達(dá)異質(zhì)結(jié)界面, 然后因在異質(zhì)結(jié)界面發(fā)生強(qiáng)烈的折射效應(yīng)而沿?！狹方向穿過(guò)PC2, 從而穿透整個(gè)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)并從右邊出射; 然而, 當(dāng)入射光沿反向入射時(shí),由于入射光頻率處于PC2的?！猉禁帶范圍, 將被強(qiáng)烈反射而無(wú)法穿過(guò)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 由此實(shí)現(xiàn)單向傳輸特性. 基于此原理, Lu等[17]構(gòu)建了正方排列的空氣孔型MEH-PPV (poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene])光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了對(duì)橫電(TE)模式光波的單向傳輸. Wang等[18]也設(shè)計(jì)了硅基空氣孔型光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 對(duì)類TE模式光波實(shí)現(xiàn)了高效的單向傳輸, 并基于此結(jié)構(gòu)研制出近紅外波段的光子晶體全光二極管. Feng和Wang[19,20]先后設(shè)計(jì)了很多新穎的二維硅基光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 可在近紅外波段有效地實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的單向傳輸.Cheng等[21]構(gòu)建了二維硅基空氣孔型光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 基于優(yōu)化的異質(zhì)結(jié)界面實(shí)現(xiàn)了對(duì)類TE模式光波的單向傳輸.

以上研究的光二極管都是基于空氣孔型或介質(zhì)柱型硅基光子晶體來(lái)構(gòu)建的, 分析了入射光源為類TE或類TM模式時(shí)的單向傳輸特性. 對(duì)不同偏振模式, 光子晶體的能帶區(qū)別很大, 如能采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)同時(shí)對(duì)類TE和類TM模式入射光實(shí)現(xiàn)高效的單向傳輸, 將在光電集成領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價(jià)值. 然而, 能同時(shí)對(duì)類TE和類TM模式實(shí)現(xiàn)單向傳輸(即偏振無(wú)關(guān)單向傳輸)的光二極管的相關(guān)研究甚少[23]. 環(huán)形孔光子晶體已被證實(shí)具有偏振無(wú)關(guān)的特性, 基于環(huán)形孔光子晶體可以制作偏振無(wú)關(guān)自準(zhǔn)直波導(dǎo)、偏振無(wú)關(guān)分束器等[24-27]. 因此, 本文首先提出了三角形狀的環(huán)形孔光子晶體結(jié)構(gòu), 發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸. 為了進(jìn)一步提高偏振無(wú)關(guān)單向傳輸性能, 構(gòu)建了能同時(shí)對(duì)TE和TM模式實(shí)現(xiàn)單向傳輸?shù)沫h(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 并通過(guò)優(yōu)化異質(zhì)結(jié)界面, 實(shí)現(xiàn)了高效的偏振無(wú)關(guān)單向傳輸特性.

2 環(huán)形孔光子晶體結(jié)構(gòu)與傳輸特性分析

本文構(gòu)建了硅基環(huán)形孔光子晶體結(jié)構(gòu), 如圖1所示. 光子晶體由硅基底(折射率為3.45)中正方排列的空氣環(huán)構(gòu)成, 長(zhǎng)度為29列空氣環(huán), 寬度為29行空氣環(huán)[23]. PC的晶格常數(shù)設(shè)為a, 空氣環(huán)內(nèi)、外半徑分別為Ri,Ro. 沿x軸的?！猉方向和與x軸成45°夾角的?！狹方向?yàn)檎骄Ц窆庾泳w的兩個(gè)基本對(duì)稱方向(其中Γ,X,M表示正方晶格的第一布里淵區(qū)的高對(duì)稱點(diǎn)).

方向帶隙是光子晶體具有單向傳輸特性的重要條件[22], 因此要實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸, 光子晶體需同時(shí)對(duì)TE模式和TM模式展現(xiàn)出顯著的方向帶隙. 本文選用的環(huán)形孔光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)為Ri=0.19a,Ro=0.44a. 采用平面波展開(kāi)法計(jì)算了PC能帶結(jié)構(gòu), 結(jié)果如圖2所示.

圖1 環(huán)形孔光子晶體的結(jié)構(gòu)及參數(shù)Fig.1. Annular PC structure and parameters.

圖2 環(huán)形孔光子晶體的能帶結(jié)構(gòu)Fig.2. Band structure of annular PC.

由圖2可知, 當(dāng)頻率為0.4 (a/λ) —0.47 (a/λ) 時(shí),類TE模式入射光將被禁止沿Γ—X方向穿過(guò)光子晶體, 卻能沿?！狹方向穿過(guò)該區(qū)域, 光子晶體對(duì)TE模式展現(xiàn)了沿?！猉方向的禁帶特性和Γ—M方向的通帶特性, 即方向帶隙特性. 同時(shí),

當(dāng)頻率為 0.41 (a/λ) —0.46 (a/λ) 時(shí), 光子晶體對(duì)TM模式也顯示了方向帶隙特性(?！猉方向的禁帶和?！狹方向的通帶特性). 由此可知, 存在一個(gè)共有的頻率范圍(0.41 (a/λ) —0.46 (a/λ) ), 光子晶體能同時(shí)對(duì)TE模式和TM模式展現(xiàn)出方向帶隙特性, 這正是該結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸?shù)谋匾獥l件. 因此, 基于該環(huán)形孔光子晶體結(jié)構(gòu)有望實(shí)現(xiàn)光的偏振無(wú)關(guān)單向傳輸.

將圖1所示環(huán)形孔光子晶體沿對(duì)角線分割得到如圖3(a)所示的三角形狀的環(huán)形孔光子晶體結(jié)構(gòu). 利用時(shí)域有限差分法計(jì)算了該三角形狀的環(huán)形孔光子晶體的透過(guò)譜和場(chǎng)分布圖. 整個(gè)結(jié)構(gòu)包裹在理想匹配層(PML)吸收邊界條件下, 所使用的光源分別為類TE模式高斯波形電磁波和類TM模式高斯波形電磁波. 在結(jié)構(gòu)的輸入端設(shè)置光源, 并在輸出端設(shè)置探測(cè)器, 探測(cè)器的尺寸幾乎覆蓋整個(gè)輸出端, 以便有效地記錄能流強(qiáng)度隨時(shí)間演化的數(shù)據(jù), 再通過(guò)傅里葉變換為頻率強(qiáng)度譜, 以光源的頻率強(qiáng)度譜作為歸一就可以得到結(jié)構(gòu)在不同頻率上的透過(guò)率[18,22]. 本文不僅要實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸特性, 而且特別關(guān)注透過(guò)率的取值, 希望實(shí)現(xiàn)高效的偏振無(wú)關(guān)單向傳輸, 因此為了更清晰易讀, 本文的透過(guò)率均采用線性值表示. 考慮到當(dāng)光水平(沿x軸)入射時(shí), 結(jié)構(gòu)的單向傳輸性能最佳[23], 因此定義沿 +x方向的入射光為正向光, 沿-x方向的入射光為反向光, 當(dāng)入射光源分別為類TE或類TM模式時(shí), 正、反向透過(guò)譜如圖3(b), (c)所示.

圖3 (a) 三角形狀的環(huán)形孔光子晶體; (b)入射光源為類TE模式時(shí)的正、反向透過(guò)譜; (c) 入射光源為類TM模式時(shí)的正、反向透過(guò)譜Fig.3. (a) Triangular annular PC structure; (b) the forward and backward transmission spectra of the TE-like incident light;(c) the forward and backward transmission spectra of the TM-like incident light.

圖3(b)和圖3(c)分別為入射光為類TE模式和類TM模式時(shí)三角形狀的環(huán)形孔光子晶體的透過(guò)譜. 由圖可知, 當(dāng)頻率為0.41 (a/λ) —0.463 (a/λ) ,該結(jié)構(gòu)對(duì)類TE模式的入射光展現(xiàn)出單向傳輸?shù)奶匦? 對(duì)類TM模式的入射光, 單向傳輸特性出現(xiàn)在頻率0.41 (a/λ) —0.46 (a/λ) 內(nèi). 由此可知,0.41 (a/λ) —0.46 (a/λ) 為類TE及類TM模式入射光共有的單向傳輸頻率范圍, 此結(jié)果與能帶結(jié)構(gòu)(如圖2所示)顯示的結(jié)果一致. 同時(shí), 當(dāng)頻率為0.419 (a/λ) 時(shí), 類TE模式及類TM模式入射光的正向透過(guò)率相等, 約為20.9%. 圖4給出了頻率為0.43 (a/λ) 的類TE及類TM模式入射光對(duì)應(yīng)的正、反向場(chǎng)分布圖. 由圖4可知, 入射光為類TE或類TM模式時(shí), 一部分可沿正向穿透三角形狀的環(huán)形孔光子晶體, 并從結(jié)構(gòu)的右側(cè)射出, 然而,絕大部分的入射光被傾斜的交界面反射. 當(dāng)類TE或類TM模式入射光反向入射時(shí), 由于該頻率對(duì)應(yīng)TE模式及TM模式的?！猉方向禁帶, 因此入射光無(wú)法沿Γ—X方向穿過(guò)PC區(qū)域, 在結(jié)構(gòu)的左側(cè)無(wú)出射場(chǎng)存在. 場(chǎng)分布圖進(jìn)一步證實(shí)了該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸特性.

由以上結(jié)果可知, 這種三角形狀的環(huán)形孔光子晶體能實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸, 然而, 該結(jié)構(gòu)的正向透過(guò)率太低(約20%), 因此該結(jié)構(gòu)不適合用來(lái)構(gòu)筑高效的偏振無(wú)關(guān)光二極管.

圖4 頻率為0.43 ( a/λ) 時(shí), 類TE或類TM模式光入射到三角形狀環(huán)形孔光子晶體時(shí)的正向(a)和(c)、反向(b)和(d)場(chǎng)分布圖Fig.4. Forward (a), (c) and backward (b), (d) field distribution of the TE-like or TM-like light at 0.43(a/λ)propagating in triangular annular PC.

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

由第2節(jié)的分析可知: 三角形狀的環(huán)形孔光子晶體可以實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸特性, 但是正向傳輸效率很低(約20%). 為了提高偏振無(wú)關(guān)單向傳輸?shù)男阅? 本節(jié)首先構(gòu)建環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 如圖5(a)所示. 圖5(a)是在圖3(a)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上, 引入另一個(gè)較小尺寸的三角形狀的環(huán)形孔光子晶體構(gòu)成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu). 結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖5(a)所示,其中尺寸較小的光子晶體(PC1)的參數(shù)為ri=0.1a,ro=0.26a, 尺寸較大的光子晶體(PC2)的參數(shù)仍為Ri=0.19a,Ro=0.44a.

圖5 (a)環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；(b) PC1的能帶結(jié)構(gòu)；(c)入射光源為類TE模式時(shí)的正、反向透過(guò)譜； (d)入射光源為類TM模式時(shí)的正、反向透過(guò)譜Fig.5. (a) Annular PC heterostructure； (b) band structure of PC1； (c) forward and backward transmission spectra of the TE-like incident light； (d) forward and backward transmission spectra of the TM-like incident light.

由第2節(jié)分析已獲知, 當(dāng)頻率為0.41 (a/λ) —0.46 (a/λ) 內(nèi), PC2對(duì)TE和TM模式同時(shí)展現(xiàn)了沿?！猉方向的禁帶和?！狹方向的通帶特性. 采用平面波展開(kāi)法計(jì)算了PC1的能帶結(jié)構(gòu),結(jié)果如圖 5(b)所示, 當(dāng)頻率約為 0.42 (a/λ) —0.46 (a/λ) 時(shí), PC1對(duì)TE和TM模式同時(shí)具有沿Γ—X方向及?！狹方向的通帶特性. 因此, 當(dāng)頻率 處 在 0.42 (a/λ) —0.46 (a/λ) 時(shí), PC1對(duì) TE 及TM模式均為全方向?qū)? 而PC2對(duì)TE及TM模式均存在方向帶隙(?！猉方向的禁帶和?！狹方向的通帶), 這正是異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)單向 傳 輸 的 必 要 條 件[18,21,22]. 因 此, 0.42 (a/λ) —0.46 (a/λ) 是環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)對(duì)TE模式及TM模式共有的單向傳輸?shù)念l率范圍. 圖5(c)和圖5(d)分別為入射光為類TE和類TM模式時(shí)的透過(guò)譜. 由圖可知, 當(dāng)入射光為類TE模式時(shí), 單向傳輸特性出現(xiàn)在頻率0.42 (a/λ) —0.47 (a/λ) 范圍內(nèi), 且當(dāng)頻率值為0.434 (a/λ) 時(shí)最大正向透過(guò)率約為53.4%; 當(dāng)入射光為類TM模式時(shí), 單向傳輸頻率范圍為0.41 (a/λ) —0.455 (a/λ) , 最大正向透過(guò)率約為49.2% (0.425 (a/λ) ), 即: 環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)在0.42 (a/λ) —0.455 (a/λ) 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了偏振無(wú)關(guān)單向傳輸, 此結(jié)果與上述能帶結(jié)構(gòu)顯示的結(jié)果相吻合. 同時(shí), 當(dāng)頻率為0.43 (a/λ) 時(shí), 類TE及類TM模式入射光的正向透過(guò)率相等, 約為40%. 圖6給出了頻率為0.43 (a/λ) 的類TE及類TM模式入射光對(duì)應(yīng)的正、反向場(chǎng)分布圖. 當(dāng)類TE及類TM模式入射光正向入射時(shí), 因PC1具有?！猉方向的通帶特性, 入射光可穿透PC1到達(dá)環(huán)形孔光子晶體的異質(zhì)結(jié)界面, 同時(shí)此頻率位于PC2光子晶體?！狹方向通帶區(qū)域, 因此部分光由于折射效應(yīng)穿過(guò)PC2區(qū)域并從結(jié)構(gòu)的右側(cè)發(fā)射出來(lái); 當(dāng)類TE模式和類TM模式入射光反向入射時(shí), 因PC2具有Γ—X方向禁帶, 入射光不能沿?！猉方向穿過(guò)PC2區(qū)域, 因此在PC1的左側(cè)幾乎觀測(cè)不到出射場(chǎng). 場(chǎng)分布圖進(jìn)一步證實(shí)了該結(jié)構(gòu)具有偏振無(wú)關(guān)單向傳輸特性.

圖6 頻率為0.43 ( a/λ) 時(shí), 類TE或類TM模式光入射到環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)時(shí)的正向(a)和(c)、反向(b和d)場(chǎng)分布圖Fig.6. Forward (a), (c) and backward (b), (d) field distribution of the TE-like or TM-like light at 0.43 ( a/λ) propagating in the annular PC heterostructure.

同時(shí), 與三角形狀的環(huán)形孔光子晶體(圖3(a))相比, 該環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)具有更好的偏振無(wú)關(guān)單向傳輸性能, 正向透過(guò)率增大了一倍.

進(jìn)一步, 將PC2結(jié)構(gòu)中靠近交界面的一組空氣環(huán)的尺寸減小至內(nèi)徑 0.1a、外徑 0.26a, 形成如圖7(a)所示的結(jié)構(gòu). 圖7(b)，(c)為該優(yōu)化結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的入射光為類TE和類TM模式的透過(guò)譜，由圖可知, 類TE和類TM模式光入射時(shí)的透過(guò)譜與未優(yōu)化的環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)的透過(guò)譜曲線相似, 在頻率約為 0.42 (a/λ) —0.455 (a/λ) 范圍內(nèi)顯示了偏振無(wú)關(guān)單向傳輸?shù)奶匦? 然而, 界面優(yōu)化后, 正向透過(guò)率有所提高, 其中, 類TE模式入射光對(duì)應(yīng)的正向透過(guò)率峰值為57.9%(0.435 (a/λ) ),類TM模式入射光對(duì)應(yīng)的正向透過(guò)率峰值為55%(0.426 (a/λ) ), 并且當(dāng)頻率約為 0.43 (a/λ) 時(shí), 類TE及類TM模式入射光對(duì)應(yīng)的透過(guò)率相等, 約為44%. 圖8為頻率為0.43 (a/λ) 時(shí)的場(chǎng)分布圖. 場(chǎng)分布圖結(jié)果證實(shí), 該結(jié)構(gòu)具有偏振無(wú)關(guān)單向傳輸特性.

圖7 (a)優(yōu)化后的環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；(b)入射光源為類TE模式時(shí)的正、反向透過(guò)譜；(c)入射光源為類TM模式時(shí)的正、反向透過(guò)譜Fig.7. (a) Optimized annular PC heterostructure； (b) forward and backward transmission spectra of the TE-like incident light；(c) forward and backward transmission spectra of the TM-like incident light.

圖8 頻率為0.43 ( a/λ) 時(shí), 類TE及類TM模式光入射到優(yōu)化后的環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)時(shí)的正向(a)和(c)、反向(b和d)場(chǎng)分布圖Fig.8. Forward (a), (c) and backward (b), (d) field distribution of the TE-like and TM-like light at 0.43 ( a/λ) propagating in the optimized annular PC heterostructure.

綜上可知, 通過(guò)優(yōu)化異質(zhì)結(jié)界面, 環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸, 且偏振無(wú)關(guān)的正向透過(guò)率達(dá)到了44%. 考慮應(yīng)用到1550 nm波段, 晶格常數(shù)a取值約為666 nm, 類似尺寸的環(huán)形孔光子晶體結(jié)構(gòu)已經(jīng)被成功制備[28].

4 結(jié) 論

本文基于環(huán)形孔光子晶體能同時(shí)對(duì)TE及TM模式展現(xiàn)出方向帶隙的特性, 構(gòu)建了三角形狀環(huán)形孔光子晶體, 發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)雖然能實(shí)現(xiàn)偏振無(wú)關(guān)單向傳輸, 但正向透過(guò)率太低(約20%). 其次, 基于光子晶體異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)單向傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì), 構(gòu)建了環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu), 有效地提高了偏振無(wú)關(guān)單向傳輸性能, 正向透過(guò)率增大了一倍, 同時(shí), 采用界面優(yōu)化設(shè)計(jì)后, 環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)的偏振無(wú)關(guān)單向傳輸?shù)恼蛲高^(guò)率達(dá)到了44%. 基于此環(huán)形孔光子晶體異質(zhì)結(jié)可構(gòu)筑出高性能的偏振無(wú)關(guān)光二極管, 從而為偏振無(wú)關(guān)光二極管的設(shè)計(jì)提供重要的參考.