[发明专利]一种基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，包括设置在铌酸锂薄膜(1)上的第一光耦合器(2)、第一偏振分束旋转器(3)、偏振测量部件(4)、2×2马赫曾德尔干涉仪(5)、偏振控制系统(6)和铌酸锂光波导(7)，其中：

任意输入偏振光经过所述第一光耦合器(2)进入铌酸锂光波导(7)后，经所述第一偏振分束旋转器(3)转化为TE偏振光；

所述偏振测量部件(4)对TE偏振光进行能量检测，并将检测结果传输到偏振控制系统(6)；

所述偏振控制系统(6)根据偏振测量部件(4)的检测结果，计算输入偏振光的偏振态，以及输入偏振光与目标输出偏振光之间的传输矩阵，根据传输矩阵计算得到电压控制值，再对所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)施加相应电压，控制TE偏振光在2×2马赫曾德尔干涉仪(5)两臂的分布实现偏振控制。

2.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述偏振测量部件(4)包括用于检测铌酸锂波导中TE偏振光的能量的第一分光器(401)、用于监测TE偏振光的偏振态的第一光电探测器(402)，以及2×2多模干涉仪(403)；其中，所述第一光电探测器(402)倒装焊接在第一分光器(401)的输出光栅上方，或，所述第一光电探测器(402)通过异质集成技术在第一分光器(401)的输出光栅上方制备；所述第一光电探测器(402)通过金属引线与偏振控制系统(6)连接。

3.根据权利要求2所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述第一分光器(401)包括定向耦合器或1×2多模干涉仪。

4.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述偏振控制系统(6)包括依次连接的模数转换器(601)、FPGA控制板(602)和数模转换器(603)，所述模数转换器(601)的输入端与所述偏振测量部件(4)的输出端连接，所述数模转换器(603)的输出端与所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)的电压控制端连接。

5.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)为n级2×2马赫曾德尔干涉仪(5)，其中n≥2。

6.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)的移相臂之间以及所述移相臂的两侧分别设置有金属电极(8)，所述金属电极(8)通过金属引线与偏振控制系统(6)连接。

7.根据权利要求1所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)的输出端设置有第二偏振分束旋转器(9)和第二光耦合器(10)；经所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)偏振调制输出的偏振光经过第二偏振分束旋转器(9)进行合束后，经所述第二光耦合器(10)进行输出。

8.根据权利要求7所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)的输出端还设置有用于检测输入光的能量在所述2×2马赫曾德尔干涉仪的移相臂中分布的第二分光器(11)和第二光电探测器(12)，所述第二分光器(11)的输出端与第二光电探测器(12)的输入端连接，所述第二光电探测器(12)的输出端通过金属引线与偏振控制系统(6)连接。

9.根据权利要求1～8任一项所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，所述偏振控制装置还包括衬底，所述铌酸锂薄膜(1)设置在衬底上。

10.一种基于薄膜铌酸锂的偏振控制方法，应用于权利要求1～9任一项所述的基于薄膜铌酸锂的偏振控制装置，其特征在于，包括以下步骤：

对经第一光耦合器(2)输入的任意偏振态的光信号采用第一偏振分束旋转器(3)转化为TE偏振光；

采用偏振测量部件(4)对在铌酸锂光波导(7)传输的TE偏振光进行能量检测，并将检测结果传输到偏振控制系统(6)；

所述偏振控制系统(6)根据偏振测量部件(4)的检测结果，计算输入偏振光的偏振态，以及输入偏振光与目标输出偏振光之间的传输矩阵，根据传输矩阵计算得到电压控制值，再对所述2×2马赫曾德尔干涉仪(5)施加相应电压，控制TE偏振光在2×2马赫曾德尔干涉仪(5)两臂的分布实现偏振控制。