本發(fā)明涉及波導起偏器，尤其涉及一種薄膜鈮酸鋰波導起偏器。

背景技術：

1、薄膜鈮酸鋰具有強的電光系數、寬的透明窗口和強的光約束等優(yōu)點，是一種優(yōu)秀的光子集成平臺。基于薄膜鈮酸鋰的光子集成平臺已經實現了許多高性能光子器件，包括調制器、非線性光學器件等。然而，這些光子器件由于其不對稱的脊型波導形狀和鈮酸鋰的各向異性引起的雙折射而對偏振敏感。因此，基于薄膜鈮酸鋰的光子集成平臺的偏振管理器件如偏振旋轉器、偏振分束器和偏振器是十分有必要的。而起偏器是控制偏振的最簡單的裝置。

2、目前，基于薄膜鈮酸鋰的光子集成平臺的起偏器主要是模式泄露型起偏器。但是，模式泄露型起偏器忽略了直波導泄露光通過平板層被輸出端接收，從而導致消光比受限，極大地限制了模式泄露型起偏器的應用與推廣。

技術實現思路

1、本發(fā)明通過提供一種薄膜鈮酸鋰波導起偏器，解決了現有技術中模式泄露型起偏器忽略了直波導泄露光通過平板層被輸出端接收，從而導致消光比受限的技術問題，實現了高偏振消光比起偏的技術效果。

2、本發(fā)明提供了一種薄膜鈮酸鋰波導起偏器，包括：第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器、第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導和第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器；所述第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第一端用于與外部光源相連，所述第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第二端與所述第一起偏直波導的第一端相連；所述第一起偏直波導的第二端與所述起偏彎曲波導的第一端相連；所述起偏彎曲波導的第二端與所述第二起偏直波導的第一端相連，所述第二起偏直波導的第二端與所述第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第一端相連；所述第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第二端用于與外部探測器相連；所述起偏彎曲波導由兩段中心對稱、彎曲角度相同的彎曲波導連接構成，用于連接兩段互相平行而橫向位置偏移的所述第一起偏直波導和所述第二起偏直波導。

3、具體來說，所述第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導均由淺刻蝕和/或窄寬度的鈮酸鋰波導組成，利用波導的模式泄露設計實現了鈮酸鋰波導的單模單偏振工作，形成高偏振消光比的波導起偏器；所述第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導的寬度<2.5μm、刻蝕深度<0.4μm，工作波長范圍為1210-1410nm。

4、具體來說，所述第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導由上至下分別為空氣層、低折射率蓋層、鈮酸鋰脊波導、sio2襯底層以及si襯底層，通過刻蝕掉波導外的部分鈮酸鋰層形成脊波導；所述低折射率蓋層的折射率為1-1.7。

5、具體來說，所述起偏彎曲波導為混合彎曲波導，由線性變曲率彎曲波導和恒定曲率彎曲波導共同構成。

6、具體來說，所述起偏彎曲波導的寬度<2.5μm，所述線性變曲率彎曲波導的角度占所述起偏彎曲波導的總彎曲角度的比例<95％，所述起偏彎曲波導的有效半徑>80μm。

7、具體來說，所述第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器和所述第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器均采用倒拉錐結構以實現端面處鈮酸鋰波導與拉錐光纖之間的模場匹配。

8、本發(fā)明中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

9、1、整體結構采用兩個混合彎曲波導，降低了直波導和彎曲波導銜接處兩者模場失配所導致的插損，以及減少了高階模激發(fā)，并且通過兩個中心對稱、彎曲角度相同的混合彎曲波導錯開輸入輸出波導的位置，減少了通過平板層被輸出端接收的泄露光，增加了芯片的偏振消光比，且進一步濾除了準te00模式以外的波導模式，從而實現了高偏振消光比的起偏。

10、2、本發(fā)明采用淺刻蝕和/或窄寬度的鈮酸鋰波導，利用波導的模式泄露設計實現了鈮酸鋰波導的單模單偏振工作，形成高偏振消光比的波導起偏器，合適的波導結構會使波導起偏器具有大的寬度和厚度容差以及寬帶特性。

11、綜上所述，本發(fā)明在保證波導起偏器的起偏度的同時，有效提高了穩(wěn)定性、可靠性和集成度，同時還降低了成本。

技術特征：

1.一種薄膜鈮酸鋰波導起偏器，其特征在于，包括：第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器、第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導和第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器；所述第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第一端用于與外部光源相連，所述第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第二端與所述第一起偏直波導的第一端相連；所述第一起偏直波導的第二端與所述起偏彎曲波導的第一端相連；所述起偏彎曲波導的第二端與所述第二起偏直波導的第一端相連，所述第二起偏直波導的第二端與所述第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第一端相連；所述第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器的第二端用于與外部探測器相連；所述起偏彎曲波導由兩段中心對稱、彎曲角度相同的彎曲波導連接構成，用于連接兩段互相平行而橫向位置偏移的所述第一起偏直波導和所述第二起偏直波導。

2.如權利要求1所述的薄膜鈮酸鋰波導起偏器，其特征在于，所述第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導均由淺刻蝕和/或窄寬度的鈮酸鋰波導組成，利用波導的模式泄露設計實現了鈮酸鋰波導的單模單偏振工作，形成高偏振消光比的波導起偏器；所述第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導的寬度<2.5μm、刻蝕深度<0.4μm，工作波長范圍為1210-1410nm。

3.如權利要求1所述的薄膜鈮酸鋰波導起偏器，其特征在于，所述第一起偏直波導、第二起偏直波導、起偏彎曲波導由上至下分別為空氣層、低折射率蓋層、鈮酸鋰脊波導、sio2襯底層以及si襯底層，通過刻蝕掉波導外的部分鈮酸鋰層形成脊波導；所述低折射率蓋層的折射率為1-1.7。

4.如權利要求1所述的薄膜鈮酸鋰波導起偏器，其特征在于，所述起偏彎曲波導為混合彎曲波導，由線性變曲率彎曲波導和恒定曲率彎曲波導共同構成。

5.如權利要求4所述的薄膜鈮酸鋰波導起偏器，其特征在于，所述起偏彎曲波導的寬度<2.5μm，所述線性變曲率彎曲波導的角度占所述起偏彎曲波導的總彎曲角度的比例<95％，所述起偏彎曲波導的有效半徑>80μm。

6.如權利要求1-5中任一項所述的薄膜鈮酸鋰波導起偏器，其特征在于，所述第一光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器和所述第二光纖-鈮酸鋰波導模式轉換器均采用倒拉錐結構以實現端面處鈮酸鋰波導與拉錐光纖之間的模場匹配。

技術總結
本發(fā)明公開了一種薄膜鈮酸鋰波導起偏器。整體結構采用兩個混合彎曲波導，降低了直波導和彎曲波導銜接處兩者模場失配所導致的插損，以及減少了高階模激發(fā)，并且通過兩個中心對稱、彎曲角度相同的混合彎曲波導錯開輸入輸出波導的位置，增加了芯片的偏振消光比，濾除了準TE<subgt;00</subgt;模式以外的波導模式，實現了高偏振消光比的起偏。

技術研發(fā)人員：國偉華,張雨丹,陸巧銀
受保護的技術使用者：華中科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10