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申请/专利权人：上海交通大学

摘要：本发明公开了一种中红外拓扑热辐射波导结构及开关，其中，中红外拓扑热辐射波导结构基于二维Su‑Schrieffer‑Heeger模型，主要由介质板和矩形孔构成，可根据拓扑性质分为两个相邻的区域，具有位于光锥外的拓扑边界态，可以实现具有拓扑保护特性的、高效的中红外热辐射传输，本发明中的热辐射开关包括所述的中红外拓扑热辐射波导结构和纳米厚度的光学相变材料，可以在光、电或温度等外界调控方法的控制下实现热辐射开关内中红外热辐射传输的通断，本发明提出了一种中红外拓扑热辐射波导结构及开关，解决了现有热辐射波导器件损耗高、工作带宽难以调控的问题，对于红外成像、生物传感、热辐射能量传输、热辐射电路等领域有重要应用价值。

主权项：1.一种中红外拓扑热辐射波导结构，其特征在于：包括，具有多个矩形孔的介质板（100），所述介质板（100）分为A部分和B部分，所述A部分由具有平庸拓扑性质的第一晶胞（101）在二维方向周期排列构成，所述B部分由具有非平庸拓扑性质的第二晶胞（102）在二维方向周期排列构成；所述第一晶胞（101）和第二晶胞（102）的外边长为a，所述第一晶胞（101）的中心正方形孔的边长为d，正方形孔的中心与晶胞中心重合，边与正方形晶胞的边平行；所述第二晶胞（102）是以所述A部分中第一晶胞（101）为基础，晶胞边界向x方向偏移距离xoffset、向y方向偏移距离yoffset后得到的晶胞结构，xoffset和yoffset的取值范围为（0，a）；当拓扑性质不同的A部分与B部分拼接在一起形成拓扑结构时，根据体边对偶原则，能带结构中会出现一条穿越带隙的边界态；当位于带隙中的边界态位于空气光锥外时，边界态不会与空气中的模态耦合，因此热辐射在拓扑结构中传输时，其能量会被局域在A部分与B部分相接的边界附近且不会向空气中泄露；改变所述第二晶胞（102）y方向的偏移距离yoffset，设计不同工作带宽的中红外拓扑热辐射波导结构；所述第一晶胞（101）和第二晶胞（102）的边长a=4μm、介质板（100）厚度为1μm，位于光锥外、带隙内的边界态对应波长为10μm左右，选择不同的yoffset，拓扑热辐射波导结构传输带宽的设计范围为135~502nm。

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权利要求：

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