Comsol仿真二维光子晶体的能带和全场仿真

文章来源：Ultracompact Photonic Circuits without Cladding Layers。

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一般光波导的原理是利用全反射，如Fig. 1a。这种光波导需要芯层的折射率大于包层折射率，当入射角大于临界角时，光会发生全反射，从而只能沿着波导传播。基本物理可以由等频线来理解，即横向波矢不匹配引起的。第二种光波导是利用光子带隙（PBGs）来实现，在对应禁带范围的光只能在芯层传播。对应的等频线是包层没有支持的传播模式，光只能沿着芯层传播。利用拓扑边界态也可以实现光的传输，最近十几年是凝聚态物理中的大热。相比于通常的全反射，后两者不依赖于入射角度，只与支持的模式有关，因此可以构造弯曲波导。赖老师课题组提出了一种新的波导结构，这种波导没有严格区分芯层和包层，即芯层和包层都可以传输光。文章用了“ultracompact”一词，在以后光子集成方面具有潜在的应用价值。

为什么这种波导的芯层和包层都可以导波而相互之间不会发生串扰呢？这就要从等频线说起。如Fig. 1c，两种介质的等频线是分离的，即完全不满足阻抗匹配。这样的结果是在A中的光只能在A中传播，不会跑到B中；同理在B中也是。这与我写的上一个帖子的情形恰好相反。我们很容易看出，这种波导不依赖入射角（只与支持的传播模式有关），因此很容易构造弯曲波导以及光子回路。