[發明專利]一種基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器

在審

• 申請號: 202010225858.3
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111239896A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 周治平;陳睿軒
• 申請（專利權）人: 北京愛杰光電科技有限公司;北京大學深圳研究院
• 主分類號: G02B6/126
• 分類號: G02B6/126;G02B6/125;G02B6/122
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：包括功率分束器、MZI調相單元、偏振旋轉控制單元和合束器，所述偏振旋轉控制單元包括混合表面等離子體槽波導，所述混合表面等離子體槽波導具有一定的槽寬，且所述混合表面等離子體槽波導的兩個介質波導均具有一定的寬度，且所述混合表面等離子體槽波導的兩側間隔一定距離均設置有一具有一定厚度、長度和寬度的具備金屬特性的材料。

2.根據權利要求1所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：通合理優化備金屬特性的材料的結構設計參數，使得輸出光偏振態的轉換效率最高且偏振相關損耗最小；通過改變兩路光波之間的相對相位差，實現輸出光偏振態的動態翻轉。

3.根據權利要求2所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：所述結構設計參數包括具備金屬特性的材料的寬度、厚度、具備金屬特性的材料與介質槽波導側壁間距、具備金屬特性的材料與介質槽波導底部所在平面的距離、介質槽波導寬度、槽寬度、具備金屬特性的材料的長度。

4.根據權利要求1所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：所述混合表面等離子體槽波導主體組成材料為適合用作導波系統的介質，以及適合構成表面等離子體波導且具備金屬特性的材料。

5.根據權利要求1所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：所述偏振旋轉控制單元包含多組輸入模式和輸出模式之間的對應關系，具體包括如下四組對應關系：

1).輸入模式為時，輸出模式為和

2).輸入模式為時，輸出模式為和

3).輸入模式為時，輸出模式為和

4).輸入模式為時，輸出模式為和

6.根據權利要求1所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：采用熱學、電學或其他方法改變受影響區域內波導的折射率，使得兩路光波的相對相位差發生改變。

7.根據權利要求1所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：當相對相位差為0時，兩路光合并進入偏振旋轉控制單元的輸入端將轉變為當相對相位差為π時，兩路光合并進入偏振旋轉控制單元的輸入端將轉變為

8.根據權利要求1所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：整個波導系統輸出光偏振態的動態調控過程如下：

對于TE偏振態輸入，入射光模式經由功率分束器分為同相的兩路若在調相單元影響下兩路光波的相對相位差為波導合并后轉化為經過偏振旋轉控制單元后輸出和由于一階模無法通過Y分支所構成的合束器，因此最終輸出光仍為TE偏振態；若在調相單元影響下兩路光波的相對相位差為波導合并后轉化為經過偏振旋轉控制單元后輸出和通過合束器后最終輸出光為TM偏振態；

對于TM偏振態輸入，入射光模式經由功率分束器分為同相的兩路若在調相單元影響下兩路光波的相對相位差為波導合并后轉化為經過偏振旋轉控制單元后輸出和一階模通過合束器將被濾除，因此最終輸出光仍為TM偏振態；若在調相單元影響下兩路光波的相對相位差為波導合并后轉化為經過偏振旋轉控制單元后輸出和通過合束器后最終輸出光為TE偏振態。

9.根據權利要求8所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：整個波導系統輸出光的兩種偏振狀態與所述MZI調相單元兩臂的兩種相對相位差和之間呈現一一對應關系。

10.根據權利要求1-9任意一項所述的基于混合表面等離子體槽波導實現的有源偏振旋轉器，其特征在于：所述功率分束器為50:50功率分束。