[發明專利]偏振光檢測方法、光子集成芯片及探測器

在審

• 申請號: 202110605794.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113358216A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 韓春蕊;王宇;周維虎;劉思遠
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01J1/04
• 分類號: G01J1/04;G01J1/44
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

1.一種偏振光檢測方法，包括：

將入射偏振光處理為TE偏振光和TM偏振光；

調控所述TE偏振光和TM偏振光之間的相位差并進行合成獲得相位差連續改變的全相位調制偏振光；

探測所述全相位調制偏振光作用于谷贗自旋材料時產生的谷霍爾電流，從而獲得入射偏振光中TE偏振光分量和TM偏振光分量之間相位差；

探測所述TE偏振光和TM偏振光的光強；以及

根據所述TE偏振光和TM偏振光的光強，以及所述相位差獲得初始入射偏振光的橢偏度。

2.根據權利要求1所述的偏振光檢測方法，所述調控所述TE偏振光和TM偏振光之間的相位差并進行合成獲得相位差連續改變的全相位調制偏振光，包括：

對所述TE偏振光和TM偏振光中之一進行全相位調控的同時與所述TE偏振光和TM偏振光中另一進行合成獲得相位差連續改變的全相位調制偏振光。

3.根據權利要求1所述的偏振敏感探測器，所述探測所述全相位調制偏振光作用于谷贗自旋材料時產生的谷霍爾電流，從而獲得入射偏振光中TE偏振光分量和TM偏振光分量之間相位差，包括：

通過谷贗自旋材料接收相位差連續改變的全相位調制偏振光獲得強度連續變化的谷霍爾電流；以及

擬合全相位的谷霍爾電流與相位差之間的對應關系曲線，得到入射偏振光中TM偏振光分量和TE偏振光分量之間的相位差。

4.根據權利要求3所述的偏振光檢測方法，所述谷霍爾電流與相位差之間的對應關系，如下：

I＝sinΔΦ；

其中，I為谷霍爾電流值，ΔΦ為TM偏振光和TE偏振光之間相位差。

5.根據權利要求4所述的偏振光檢測方法，偏振光的橢偏度與TE偏振光和TM偏振光的光強，以及所述相位差遵循的關系如下：

sin2χ＝(2|t_x||t_y|sinΔΦ)/(|t_x|²+|t_y|²)；

其中，χ為橢偏度，t_x、t_y分別為TE偏振光和TM偏振光的光強。

6.根據權利要求4所述的偏振光檢測方法，最大谷霍爾電流對應相位差為±90°的圓偏振光，零谷霍爾電流對應相位差為0°或180°的線偏振光。

7.一種偏振光檢測光子集成芯片，沿光路走向依次包括：

入射端，用于將入射偏振光處理為TE偏振光和TM偏振光；

相位調控端，用于調控所述TE偏振光和TM偏振光之間的相位差并進行合成獲得全相位調制偏振光；以及

探測端，用于探測所述TE偏振光和TM偏振光的光強，以及探測所述全相位調制偏振光作用于谷贗自旋材料時產生的谷霍爾電流，從而獲得入射偏振光中TE偏振光分量和TM偏振光分量之間相位差。

8.一種偏振敏感探測器，包括：

感光材料層，采用谷贗自旋材料制成，能夠在偏振光的激發下產生電子和空穴；

源電極和漏電極，用于施加源漏電壓以驅動電子和空穴，使得所述電子和空穴能夠對應偏振光的偏轉方向產生偏轉的谷霍爾電流；以及

檢測電極對，用于檢測所述谷霍爾電流的大小。

9.根據權利要求8所述的探測器，所述谷贗自旋材料單層的厚度為0-0.7納米；所述谷贗自旋材料包括過渡金屬硫族化物單層及其異質結，所述過渡金屬硫族化物單層表示為MX₂，其中M＝Mo或W；X＝S、Se或Te。

10.根據權利要求8所述的探測器，所述源電極和漏電極用來產生源漏電場，所述檢測電極對在所述源漏電場垂直方向檢測谷霍爾電流。