[发明专利]一种级联弯曲波导型铌酸锂偏振旋转器

说明书

本发明公开了一种级联弯曲波导型铌酸锂偏振旋转器，包括第一级偏振旋转器和第二级偏振旋转器，第一级偏振旋转器包括第一弯曲波导，第二级偏振旋转器包括第二弯曲波导。所述的第一弯曲波导和第二弯曲波导均由两根宽度渐变的欧拉弯曲波导和一根圆弧波导构成，第一宽度渐变的欧拉弯曲波导，圆弧波导，第二宽度渐变的欧拉弯曲波导依次首尾相连。第一偏振旋转器中的第二宽度渐变的欧拉弯曲波导与第二偏振旋转器中的第一宽度渐变的欧拉弯曲波导相连。欧拉弯曲波导宽度渐变随着弯曲角度线性渐变。本发明利用宽度渐变的欧拉弯曲波导可以实现信号光的光场模式从直波导模式到弯曲波导模式的无损转换，从而使得整个偏振旋转器的损耗降低。

技术领域

本发明属于光通信领域，具体涉及一种基于级联欧拉弯曲和圆弧弯曲的铌酸锂偏振旋转器。

背景技术

随着具有高性能电光响应的集成铌酸锂平台迅速发展，人们对于集成偏振控制类器件的需求日益提高。偏振分束器(Polarization Beam Splitter,PBS)、起偏器(Polarizer)和偏振旋转器(Polarization Rotator,PR)的出现使得片上偏振调节变得简单。偏振分束器和起偏器都可以实现波导单偏振工作，但无法对波导偏振进行旋转。偏振旋转器的出现很好地解决了偏振旋转问题。

传统的铌酸锂器件需要通过钛扩散(Titanium-Diffusion,TiD)或质子交换(Proton-Exchange,PE)进行制备，造成器件尺寸巨大，成本高昂。高效的氩离子刻蚀铌酸锂波导技术的出现实现了低损、紧凑的铌酸锂波导制备。然而铌酸锂因其各项异性的材料特性以及刻蚀波导侧壁倾斜角度大等问题使得集成型偏振控制器件的制备存在挑战。基于表面等离子体的铌酸锂波导PR可以高效地实现偏振旋转，然而金属材料固有的欧姆损耗使得该类器件插入损耗(Insertion Loss,IL)较大。基于方向耦合器(Directional Coupler,DC)的铌酸锂波导PR有效地降低了器件的IL，然而该类器件的尺寸较大。这使得传统的铌酸锂偏振旋转器无法达到理想的器件性能，难以满足实际应用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种级联弯曲波导型铌酸锂偏振旋转器。

本发明的目的在于提出一种基于级联欧拉弯曲和圆弧弯曲的铌酸锂偏振旋转器，利用宽度渐变的欧拉弯曲波导和圆弧波导实现铌酸锂波导在宽光谱范围内低损耗的偏振旋转。

一种级联弯曲波导型铌酸锂偏振旋转器，包括第一级偏振旋转器和第二级偏振旋转器，所述的第一级偏振旋转器包括第一弯曲波导(I)，第二级偏振旋转器包括第二弯曲波导(II)。所述的第一弯曲波导和第二弯曲波导均由两根宽度渐变的欧拉弯曲波导(第一宽度渐变的欧拉弯曲波导，第二宽度渐变的欧拉弯曲波导)和一根圆弧波导构成，第一宽度渐变的欧拉弯曲波导(i21)，圆弧波导(i11)，第二宽度渐变的欧拉弯曲波导(i22)依次首尾相连。第一级偏振旋转器中的第二宽度渐变的欧拉弯曲波导(122)与第二级偏振旋转器中的第一宽度渐变的欧拉弯曲波导(221)相连。欧拉弯曲波导宽度渐变随着弯曲角度线性渐变。

优选地，偏振旋转器的输入端设置有输入波导(1)，输出端设置有输出波导(2)。

输入波导(1)与第一弯曲波导(I)中的第一宽度渐变的欧拉弯曲波导(121)相连。第二弯曲波导(II)中第二宽度渐变的欧拉弯曲波导(222)与输出波导(2)相连。