[發明專利]可實現任意角度正交投影的波導極化分束器

有效

• 申請號: 201810632389.X
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108663750B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 金賢敏;王辭迂;焦志強;高俊;任若靜;喬璐楓;馮振
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02B6/125
• 分類號: G02B6/125
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種可實現任意角度正交投影的波導極化分束器，包括：兩根雙折射光軸傾斜的波導組成的定向耦合器，該定向耦合器的平行耦合區域在一個與整體光軸傾斜角度相同或互補的傾斜平面內。本發明采用多次帶微小角度偏移直寫近鄰波導的方式，精密調節應力雙折射所致的光軸方向，以實現波導整體光軸的任意調控，能夠直接進行任意正交基矢投影操作，并實現了較高的對比度。

技術領域

本發明涉及的是一種飛秒激光加工領域的技術，具體涉及一種可實現任意角度正交投影的波導極化分束器。

背景技術

光子極化自由度在光信息領域是基礎的信息載體，極化分束器件是光信息領域非常重要的基礎元件，在光通信、量子通信、量子計算等諸多領域應用廣泛。然而現有的可集成的波導型分束器件進行耦合分束時只能對正交基矢(orthogonal bases)的光進行極化投影，由于波導截面的不對稱、或應力等因素導致的雙折射會導致對不同極化的模場分布與耦合系數的差異，因此無法直接對對角基矢(diagonal bases)的光進行極化投影。然而，加入半波片等器件進行額外操縱，一方面會增大集成光波導器件的整體規模與布局尺寸，另一方面，由于器件的不完美性容易引入難以測量的誤差，對整體的投影效果產生影響。

發明內容

本發明填補了現有極化投影分束器件的空缺，提出一種可實現任意角度正交投影的波導極化分束器，采用多次帶微小角度偏移直寫近鄰波導的方式，精密調節應力雙折射所致的光軸方向，以實現波導整體光軸的任意調控，能夠直接進行任意正交基矢投影操作，并實現了較高的對比度。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種可實現任意角度正交投影的波導極化分束器，包括：兩條波導組成的雙折射光軸傾斜的定向耦合器，該定向耦合器的耦合區域在一個與光軸方向互相垂直的平面內。

所述的定向耦合器的輸入臂與輸出臂垂直于激光的直寫方向，所述的耦合區域在一個與光軸傾斜角度相同或互補的傾斜平面，其耦合長度為其中：C_V為垂直于光軸極化方向的耦合系數，C_H為平行于光軸極化方向的耦合系數。

所述的兩條波導在耦合區域內互相平行，在耦合區域末端分離，其中波導間逐漸分離的彎曲部分采用S型結構以實現低損耗。

所述的任意角度正交投影，即對不同正交基矢的極化分束，具體是指：從兩條波導的相應出口分別出射互相正交的單一極化線偏振光。

所述的波導通過飛秒激光直寫實現，具體為通過多次具有微小角度、距離、直寫功率和/或直寫速度的偏移的飛秒激光，產生激光聚焦處的不同單位能流密度實現。

技術效果

與現有技術相比，本發明傾斜光軸的直寫方式不僅能夠在不改變直寫光路的基礎上制備任意角度的光軸，而且制造的波導單模通光效率高模式好，此外本發明可以高對比度直接對任意角度傾斜的光進行正交基矢投影分束，適合集成化大規模應用。

附圖說明

圖1為本發明實施例1示意圖；

圖中：a為俯視圖，b為A向示意圖，c為B向示意圖，d為立體示意圖；

圖2為S型彎曲結構示意圖；

圖3為傾斜光軸直寫方式示意圖；

圖中：a為波導光軸垂直、b為波導光軸傾斜22.5度、c為波導光軸傾斜45度的舉例說明；

圖4為波導整體光軸傾斜的角度與波導物理位置夾角對應關系圖；

圖中：耦合區域1、分離區域2、第一波導101、第二波導102。

具體實施方式

實施例1