[发明专利]可实现任意角度正交投影的波导极化分束器

说明书

一种可实现任意角度正交投影的波导极化分束器，包括：两根双折射光轴倾斜的波导组成的定向耦合器，该定向耦合器的平行耦合区域在一个与整体光轴倾斜角度相同或互补的倾斜平面内。本发明采用多次带微小角度偏移直写近邻波导的方式，精密调节应力双折射所致的光轴方向，以实现波导整体光轴的任意调控，能够直接进行任意正交基矢投影操作，并实现了较高的对比度。

技术领域

本发明涉及的是一种飞秒激光加工领域的技术，具体涉及一种可实现任意角度正交投影的波导极化分束器。

背景技术

光子极化自由度在光信息领域是基础的信息载体，极化分束器件是光信息领域非常重要的基础元件，在光通信、量子通信、量子计算等诸多领域应用广泛。然而现有的可集成的波导型分束器件进行耦合分束时只能对正交基矢(orthogonal bases)的光进行极化投影，由于波导截面的不对称、或应力等因素导致的双折射会导致对不同极化的模场分布与耦合系数的差异，因此无法直接对对角基矢(diagonal bases)的光进行极化投影。然而，加入半波片等器件进行额外操纵，一方面会增大集成光波导器件的整体规模与布局尺寸，另一方面，由于器件的不完美性容易引入难以测量的误差，对整体的投影效果产生影响。

发明内容

本发明填补了现有极化投影分束器件的空缺，提出一种可实现任意角度正交投影的波导极化分束器，采用多次带微小角度偏移直写近邻波导的方式，精密调节应力双折射所致的光轴方向，以实现波导整体光轴的任意调控，能够直接进行任意正交基矢投影操作，并实现了较高的对比度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种可实现任意角度正交投影的波导极化分束器，包括：两条波导组成的双折射光轴倾斜的定向耦合器，该定向耦合器的耦合区域在一个与光轴方向互相垂直的平面内。

所述的定向耦合器的输入臂与输出臂垂直于激光的直写方向，所述的耦合区域在一个与光轴倾斜角度相同或互补的倾斜平面，其耦合长度为其中：C_V为垂直于光轴极化方向的耦合系数，C_H为平行于光轴极化方向的耦合系数。

所述的两条波导在耦合区域内互相平行，在耦合区域末端分离，其中波导间逐渐分离的弯曲部分采用S型结构以实现低损耗。

所述的任意角度正交投影，即对不同正交基矢的极化分束，具体是指：从两条波导的相应出口分别出射互相正交的单一极化线偏振光。

所述的波导通过飞秒激光直写实现，具体为通过多次具有微小角度、距离、直写功率和/或直写速度的偏移的飞秒激光，产生激光聚焦处的不同单位能流密度实现。

技术效果

与现有技术相比，本发明倾斜光轴的直写方式不仅能够在不改变直写光路的基础上制备任意角度的光轴，而且制造的波导单模通光效率高模式好，此外本发明可以高对比度直接对任意角度倾斜的光进行正交基矢投影分束，适合集成化大规模应用。

附图说明

图1为本发明实施例1示意图；

图中：a为俯视图，b为A向示意图，c为B向示意图，d为立体示意图；

图2为S型弯曲结构示意图；

图3为倾斜光轴直写方式示意图；

图中：a为波导光轴垂直、b为波导光轴倾斜22.5度、c为波导光轴倾斜45度的举例说明；

图4为波导整体光轴倾斜的角度与波导物理位置夹角对应关系图；

图中：耦合区域1、分离区域2、第一波导101、第二波导102。

具体实施方式

实施例1