硅光子偏振分束旋转器件研究进展

发布时间：2021-11-18 22:46

　　偏振分束旋转器（PSR）是解决绝缘衬底上硅（SOI）平台光波导器件偏振敏感问题的关键性器件。SOI波导材料的折射率差大,使得横电模（TE）和横磁模（TM）的有效折射率差值很大,故器件对偏振态敏感。偏振分束旋转器可有效解决这一问题,光波经过PSR后可以两束同偏振态的模式光输出。根据模式转换机制的不同,PSR分为基于模式耦合和基于模式演化两类。分别介绍对应器件的研究进展。基于模式耦合原理的PSR,模式转换过程一步实现,设计简单,具有小尺寸、工艺易实现的特点;基于模式演化原理的PSR,模式转换分两步完成,结构复杂,具有大带宽、大容差的特点。此外,还介绍了中红外波段的PSR,并对硅光偏振分束旋转器的未来发展趋势做出预测。 

【文章来源】：激光与光电子学进展. 2020,57(17)北大核心CSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

对称波导中模式杂化比曲线

图1 对称波导中模式杂化比曲线图3是波长为1550nm、高为250nm、二氧化硅上包层、满足相位匹配条件的定向耦合结构、输入TM模式时，结构中模式转换效率随耦合长度的变化曲线，插图是定向耦合结构示意图。由图3可知，交叉端TE与直通端TE模式的转换效率都为0%，由此可知，不存在模式杂化现象的对称波导中，即使设计定向耦合的波导尺寸，使其满足宽波导中TM与窄波导中TE的相位匹配条件，也无法获得TM模式到TE模式的有效转换。

偏振分束旋转器利用结构不对称的硅纳米光波导中的模式杂化，可以实现片上偏振态的旋转与分离。包含两种途径：一种是结构不对称引起波导中正交偏振模式光轴的旋转，出现明显的模式杂化现象，通过杂化偏振模式的干涉实现正交偏振模态的转化。一般采用非对称定向耦合结构，满足相位匹配条件的输入模式，激发出杂化模态的超模，在耦合区发生干涉，转换并耦合到输出波导中，实现模态的旋转与分离，即模式耦合型偏振分束旋转器件。另一种是结构不对称波导在特殊宽度区域中出现模式杂化现象，通过杂化偏振模式的演化实现偏振态的转化。一般采用绝热锥形结构，输入的光经过模式混合区，实现模态的旋转与分离，即模式演化型偏振分束旋转器件。2.2 基于模式耦合的PSR

【参考文献】：
期刊论文
[1]硅光子阵列波导光栅器件研究进展[J]. 陈晓铃,胡娟,张志群,马丽,陈华,方青.  激光与光电子学进展. 2018(12)
[2]硅光子模斑转换器的研究进展[J]. 胡娟,林欢,汪维军,陈华,方青.  激光与光电子学进展. 2018(03)



本文编号：3503767