[發(fā)明專利]一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器

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• 申請日: 2023-01-19
• 公開（公告）號: CN116430606A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊登才;李子琰;王智勇;楊鋒;張旭濤;寶劍鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;G02F1/095;G02F1/03;G02F1/035;H04B10/70;H04L9/08;H04B10/556
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：包括光纖(1)，鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)(2)和行波電極(3)構(gòu)成雙向相位調(diào)制器，光纖(1)用于將光信號導(dǎo)入雙向相位調(diào)制器的一個端面，所述鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)(2)和行波電極(3)均形成于薄膜鈮酸鋰基底上，行波電極(3)包括信號電極(12)、接地電極(13)以及兩個電極焊盤(14)，一個電極焊盤與一個電極相連，電極焊盤位于對應(yīng)電極的中部，兩個電極焊盤用于同時接收射頻信號，光信號受到傳輸方向一致的射頻信號的調(diào)制；形成于薄膜鈮酸鋰基底上的行波電極(3)的兩條電極,信號電極(12)和接地電極(13)平行放置于鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)(2)的兩側(cè)；在光波導(dǎo)之后連接一段直波導(dǎo)作為延時波導(dǎo)(4)，在延時波導(dǎo)(4)的輸出光學(xué)端面設(shè)置了光場變換器(5)，光場變換器(5)用于將入射光擴(kuò)束準(zhǔn)直耦合進(jìn)偏振旋轉(zhuǎn)器(6)中，偏振旋轉(zhuǎn)器(6)內(nèi)的旋光晶體(9)在外部磁環(huán)(11)的作用下產(chǎn)生法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，使入射光光軸偏振旋轉(zhuǎn)45°，到達(dá)高反射膜(10)后光信號反射傳輸回雙向相位調(diào)制器，再次經(jīng)過旋光晶體(9)，光軸一共偏振旋轉(zhuǎn)90°使TM模與TE模互換從而實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)的光傳輸，雙向相位調(diào)制器對光信號進(jìn)行兩次相位調(diào)制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：所述的薄膜鈮酸鋰基底為x切或Z切鈮酸鋰基底。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：光場變換器(5)依次包含非球面平凸透鏡(7)和毛細(xì)玻璃管(8)，所述光場變換器(5)的端面與光芯片的延時波導(dǎo)(4)的輸出光學(xué)端面采用紫外固化膠進(jìn)行端對端直接固定；光波導(dǎo)(2)模場為3μm-5μm,旋光晶體(9)光模場為6μm-9μm，毛細(xì)玻璃管(8)直徑為80μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：偏振旋轉(zhuǎn)器(6)依次包含旋光晶體(9)、高反射膜(10)和磁環(huán)(11)，偏振旋轉(zhuǎn)器(6)與光場變換器(5)在耦合對準(zhǔn)后通過紫外固化膠粘貼。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：所述旋光晶體(9)在外部磁環(huán)(11)的磁場作用下產(chǎn)生法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，把光軸旋轉(zhuǎn)45°，并在到達(dá)高反射膜(10)后反射回旋光晶體(9)內(nèi)，使光軸再次偏振旋轉(zhuǎn)45°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：薄膜鈮酸鋰光波導(dǎo)(2)的中心波長為1520nm-1580nm，長度為1.2cm；延時波導(dǎo)(4)的長度為0.5cm；信號電極(12)和接地電極(13)的長度為1cm，中心電極寬度10μm，信號電極(12)和接地電極(13)的間距為4μm，保護(hù)光波導(dǎo)的二氧化硅包層厚度為200nm-300nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：高反射膜(10)中心波長為1520nm-1580nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)(2)一端與光纖(1)相連，另一端與延時波導(dǎo)(4)相連，延時波導(dǎo)(4)的輸出光學(xué)端面與光場變換器(5)貼合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：射頻信號同時從兩個電極焊盤(14)分別進(jìn)入對應(yīng)的信號電極(12)和接地電極(13)，并分別向電極的兩端傳輸，此時輸入的光信號受到與它傳輸方向一致的射頻信號的調(diào)制，當(dāng)光信號與射頻信號同向且相速匹配時可實(shí)現(xiàn)大帶寬電光調(diào)制，該相位調(diào)制器對入射傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行雙向相位調(diào)制。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鈮酸鋰薄膜波導(dǎo)的旋光晶體耦合偏振無關(guān)雙向相位調(diào)制器，其特征在于：所述的光信號通過光纖(1)進(jìn)入鈮酸鋰薄膜光波導(dǎo)(2)，經(jīng)過相位調(diào)制后進(jìn)入延時波導(dǎo)(4)，通過延時波導(dǎo)(4)延時輸出后再進(jìn)入光場變換器(5)，在擴(kuò)大光斑并準(zhǔn)直后進(jìn)入偏振旋轉(zhuǎn)器(6)內(nèi)的旋光晶體(9)偏振旋轉(zhuǎn)45°，之后經(jīng)過高反射膜(10)反射后再次傳入旋光晶體(9)偏振旋轉(zhuǎn)45°，光信號傳輸回光芯片波導(dǎo)時一共偏振旋轉(zhuǎn)90°，使TM模與TE模互換實(shí)現(xiàn)偏振無關(guān)。