一种波导型偏振光分束器

摘要

一种波导型偏振光分束器，属于集成光子器件技术领域。该波导型可调偏振分束器基于全内反射原理和模场耦合原理，采用具有大双折射率差的液晶材料，不同偏振态的光信号在分支处自动选择特定分支波导进行传播，从而实现不同偏振态的光信号有效分离；利用电光效应，改变调控区域液晶的折射率，使其不同偏振态的光信号的输出端口发生交换，从而实现偏振光输出通道的调控。该器件具有结构简单、易于设计和制作、波长依赖性低、调控简便等诸多优点，在集成光子系统中有应用前景。

主权项

1.一种波导型偏振光分束器，包括由包层材料（1）和位于包层材料（1）内部的芯层材料构成的一个Y分支光波导结构；所述Y分支光波导结构包括光输入直波导（2）、第一光输出直波导（3）、第二光输出直波导（4）；所述光输入直波导（2）与第二光输出直波导（4）之间由第一偏向波导（5）、第二偏向波导（6）和第三偏向波导（7）顺序连接，使得光输入直波导（2）与第二光输出直波导（4）相互平行；所述第一光输出直波导（3）与光输入直波导（2）处于同一直线上，第一偏向波导（5）整个侧边与第一光输出直波导（3）之间由一段液晶材料构成的连接波导（8）连接；所述液晶材料构成的连接波导（8）的芯层液晶材料的晶轴初始方向平行于第一光输出直波导（3）的波导方向，第一偏向波导（5）、第二偏向波导（6）和第三偏向波导（7）与光输入直波导（2）之间的夹角分别为θ、2θ和θ，所述夹角θ需满足：$0<\theta <\mathrm{Min}[{\cos }^{-1}(N_1^{\mathrm{TE}}/N_2^{\mathrm{TE}}),{\cos }^{-1}(N_1^{\mathrm{TM}}/N_2^{\mathrm{TM}})]$其中函数Min表示取最小值，而和分别表示TE波在芯层液晶材料和其它芯层材料中的等效折射率，和分别表示TM波在芯层液晶材料和其它芯层材料中的等效折射率；所述液晶材料构成的连接波导（8）的包层材料上下两面分别具有上金属电极（10）和下金属电极（9），当上、下金属电极之间不施加控制电压时，液晶材料的晶轴取向为初始方向；当上、下金属电极之间施加饱和控制电压U₀时，液晶材料的晶轴取向变为与初始方向相垂直；当上下金属电极之间不施加控制电压时，从光输入直波导（2）输入的光束经过液晶材料构成的连接波导（8）后，TE波偏振光从第一光输出直波导（3）输出，而TM波偏振光经第一偏向波导（5）、第二偏向波导（6）和第三偏向波导（7），从第二光输出直波导（4）输出；当上下金属电极之间施加饱和控制电压U₀时，从光输入直波导（2）输入的光束经过液晶材料构成的连接波导（8）后，TM波偏振光从第一光输出直波导（3）输出，而TE波偏振光经第一偏向波导（5）、第二偏向波导（6）和第三偏向波导（7），从第二光输出直波导（4）输出。