[实用新型]一种基于混合表面等离子体槽波导实现的有源偏振旋转器

说明书

本实用新型公开了一种基于混合表面等离子体槽波导实现的有源偏振旋转器，包括功率分束器、MZI调相单元、偏振旋转控制单元和合束器，所述偏振旋转控制单元包括混合表面等离子体槽波导，所述混合表面等离子体槽波导具有一定的槽宽，且所述混合表面等离子体槽波导的两个介质波导均具有一定的宽度，且所述混合表面等离子体槽波导的两侧间隔一定距离均设置有一具有一定厚度、长度和宽度的具备金属特性的材料。本实用新型的优势是结构简化，偏振转化损耗小且对两种不同偏振态的入射光都能实现输出光偏振状态的有源调控。

技术领域

本实用新型涉及一种基于混合表面等离子体槽波导实现的有源偏振旋转器。

背景技术

偏振多样性方案是解决光路偏振敏感问题的主要方法，该方案中最主要的核心器件之一是偏振旋转器，它能够保证后续光路中只含有一种偏振态的信号，进而简化功能器件的设计与优化。通过引入波导结构的不对称性，传统的偏振旋转器只能实现固定偏振光状态之间的无源转换，而在诸如片上激光器输出光偏振态的控制、生物传感、偏振复用等许多应用场景下，需要实现偏振光状态的时域变化。参考与之类似的片上可调偏振控制器的设计思路，当前的主流方案是由两个无源偏振旋转器内夹一个偏振相关移相器的三明治结构组成。在三五材料平台，利用偏振相关的能级填充效应来实现偏振相关相移；在硅基平台，则是在波导上表面涂覆负热光系数材料来实现偏振相关相移。尽管该方案能够调控输出偏振光的任意状态，可以作为有源偏振旋转器的一种实现方案，但是结构复杂，偏振转化损耗较大。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于混合表面等离子体槽波导实现的有源偏振旋转器，从模式转换的角度切入，利用混合表面等离子体槽波导丰富的模式输入和输出对应关系，将输出光偏振状态的翻转与输出光波导之间的相对相位差建立联系。另外，混合表面等离子体槽波导具有超小尺寸的特点，在打破结构对称性的同时，不会引入很大的损耗，进而能够实现高效、低损的有源偏振旋转器，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于混合表面等离子体槽波导实现的有源偏振旋转器，包括功率分束器、MZI调相单元、偏振旋转控制单元和合束器，所述偏振旋转控制单元包括混合表面等离子体槽波导，所述混合表面等离子体槽波导具有一定的槽宽，且所述混合表面等离子体槽波导的两个介质波导均具有一定的宽度，且所述混合表面等离子体槽波导的两侧间隔一定距离均设置有一具有一定厚度、长度和宽度的具备金属特性的材料。

进一步的，通合理优化备金属特性的材料的结构设计参数，使得输出光偏振态的转换效率最高且偏振相关损耗最小；通过改变两路光波之间的相对相位差，实现输出光偏振态的动态翻转进一步的，所述结构设计参数包括具备金属特性的材料的宽度、厚度、具备金属特性的材料与介质槽波导侧壁间距、具备金属特性的材料与介质槽波导底部所在平面的距离、介质槽波导宽度、槽宽度、具备金属特性的材料的长度等。

进一步的，所述偏振旋转控制单元包含的混合表面等离子体槽波导主体组成材料为适合用作导波系统的介质，如硅，氮化硅，石英等，以及适合构成表面等离子体波导且具备金属特性的材料，具备金属特性的材料可以是金、铝、银、氧化锌等。

进一步的，所述偏振旋转控制单元包含多组输入模式和输出模式之间的对应关系，具体存在如下四组对应关系：

1.输入模式为时，输出模式为和

2.输入模式为时，输出模式为和

3.输入模式为时，输出模式为和

4.输入模式为时，输出模式为和

进一步的，所述偏振旋转控制单元包含的混合表面等离子体槽波导中，具备金属特性的材料的分布位置为介质材料的周围利于造成偏振旋转控制单元存在多组输入模式和输出模式对应关系的位置。

进一步的，所述偏振旋转控制单元的输入模式的切换由所述MZI调相单元来实现。