[发明专利]一种偏振角度可调节光学偏振旋转器

权利要求书

1.一种偏振角度可调节光学偏振旋转器，其特征在于：包括依次相连的输入、偏振旋转和输出波导；所述三种波导从上到下依次包括上包层(2)、导波层(3)、下包层(4)和衬底(5)；所述偏振旋转波导在上包层(2)上方还设有顶部电极层(1)，在衬底(5)下方还设有衬底背面电极层(6)。

2.根据权利要求1所述的光学偏振旋转器，其特征在于：所述下包层(4)的下表面与衬底(5)的宽度相同；所述下包层(4)的上表面大于或等于导波层(3)、上包层(2)的宽度，等于或小于衬底(5)的宽度。

3.根据权利要求1所述的光学偏振旋转器，其特征在于：所述衬底背面电极层(6)大于或等于上包层(2)、上包层(2)在衬底(5)的投影区域宽度，等于或小于衬底(5)的宽度。

4.根据权利要求1所述的光学偏振旋转器，其特征在于：顶部电极层(1)包括尺寸完全相同、交替分布且周期性重复的电极，电极宽度最大是上包层(2)宽度的一半。

5.根据权利要求4所述的光学偏振旋转器，其特征在于，每个电极的长度L_π由下式得到：

L_π＝π/(β₁-β₂)

其中，β₁、β₂分别是所述偏振旋转波导两个最低阶TE和TM模式的传播常数。

6.根据权利要求5所述的光学偏振旋转器，其特征在于：β₁、β₂由本征解模法或者虚位移束传播法得到；

所述本征解模法包括以下步骤：

a.按下两式建立基于本征磁场的全矢量方程：

∂2Hx∂x2+ϵyyϵzz∂2Hx∂y2+(1-ϵyyϵzz)∂2Hy∂x∂y+ko2ϵyyHx=β2Hx]]>

∂2Hy∂y2+ϵxxϵzz∂2Hy∂x2+(1-ϵxxϵyy)∂2Hx∂y∂x+ko2ϵxxHy=β2Hy]]>

其中，H_x、H_y分别是所述偏振旋转波导沿x和y方向的本征磁场；β表示β₁和β₂，它们由该方程同时解出；ε_xx、ε_yy和ε_zz分别是介质沿主轴x、y、z方向的相对主介电系数；k_o是自由空间波数，等于λ是光在自由空间的波长；所述x、y、z方向分别为宽度、高度和长度方向；

将该全矢量方程通过数值方法求解，得到传播常数β₁、β₂和相应的本征磁场H_x、H_y；

b.按下两式计算x和y方向的电位移矢量D_x、D_y：

Dx=-1ωβ(∂2Hx∂y∂x+∂2Hy∂y2)+βωHy]]>

Dy=1ωβ(∂2Hy∂x∂y+∂2Hx∂x2)-βωHx]]>

其中，ω是光的角频率，等于μ_o和ε_o分别是自由空间的磁导率和介电常数；

c.按下式计算x和y方向的本征电场E_x、E_y：

ExEy=1ϵ0ϵxxϵyyϵyy00ϵxxDxDy.]]>