一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构的制作方法

技术特征：
1.一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，包括hbn基底（1），所述hbn基底（1）上刻蚀有多个三角形的空气孔（2）；以光入射方向为界，位于hbn基底（1）一侧的多个三角形空气孔（2）呈三角晶格周期性排列形成第一能谷光子晶体结构（4），位于hbn基底（1）另一侧的多个三角形空气孔（2）呈三角晶格周期性排列形成第二能谷光子晶体结构（5），第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）的晶格方向平行于光入射方向，且第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）中的空气孔（2）对向错位设置，在交界处形成拓扑光波导（3）。2.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，空气孔（2）半径，即三角形顶点到中心的距离为130nm；第一能谷光子晶体结构（4）和第二能谷光子晶体结构（5）的晶格常数，即相邻两个三角形空气孔（2）中心之间的距离为a=270nm。3.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，所述hbn基底（1）的厚度和hbn空气孔（2）的深度均为220 nm。4.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，在可见光波段内，hbn基底（1）在x方向与y方向的折射率均为色散折射率，z方向的折射率为1.84，其中，x
‑
y平面为hbn基底（1）所在平面，z为垂直于hbn基底（1）的方向；空气的折射率为1。5.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，形成拓扑光波导（3）的上下两排对向三角形空气孔的几何中心的距离h的取值范围为0.2a
‑
0.4a，其中a为晶格常数。6.根据权利要求1所述的一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，其特征在于，其制备方法为：首先在有sio2的硅基底上沉积hbn基底层；然后在hbn基底层上涂上光刻胶，使用电子束光刻技术制作出整个器件结构的图形，包括器件轮廓，以及孔洞的图形；以制作过图形的光刻胶为掩模，采用离子束刻蚀法进行刻蚀，进而刻蚀形成空气孔和整个器件结构的轮廓；最后去除光刻胶，从而制备出能实现可见光波单向传输的能谷光子晶体结构。

技术总结
本发明属于量子光学材料技术领域，公开了一种二维六方氮化硼能谷光子晶体单向光传输结构，包括hBN基底，所述hBN基底上刻蚀有多个三角形的空气孔；以光入射方向为界，位于hBN基底一侧的多个三角形空气孔呈三角晶格周期性排列形成第一能谷光子晶体结构，位于hBN基底另一侧的多个三角形空气孔呈三角晶格周期性排列形成第二能谷光子晶体结构，第一能谷光子晶体结构和第二能谷光子晶体结构的晶格方向平行于光入射方向，且第一能谷光子晶体结构和第二能谷光子晶体结构中的空气孔对向错位设置，在交界处形成拓扑光波导。本发明可以实现可见光波段RCP/LCP光波单向传输，为设计可见光波单向传输设备开辟了新的可能性，并将在光通信和量子光学中找到广泛的应用。通信和量子光学中找到广泛的应用。通信和量子光学中找到广泛的应用。


技术研发人员：武敏 赵晓丹 费宏明 林瀚 韩雨辉 杨毅彪
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021/9/21