[发明专利]基于铌酸锂薄膜的集成高速偏振控制器及制备方法

权利要求书

1.一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，包括第一移相区、模式转换区、第二移相区、弯曲波导；其特征在于：

第一移相区一端为输入端，光通过输入端输入偏振控制器，另一端通过弯曲波导与模式转换区的一端相连；所述的第一移相区、第二移相区由未极化反转的铌酸锂直波导、弯曲波导、极化反转的铌酸锂直波导、电极构成，直波导沿铌酸锂晶轴的Y方向，电极位于直波导左右两侧；

所述的第一移相区分为N1段、所述的模式转换区分为N2段、所述的第二移相区分为N3段，其中N1、N2、N3为大于等于1的整数；

模式转换区另一端通过弯曲波导与第二移相区一端相连；第二移相区另一端为输出端，将偏振控制器的光输出；

所述模式转换区由铌酸锂直波导、弯曲波导、电极构成，电极位于直波导周围；

所述的第一、第二移相区通过极化反转部分铌酸锂波导实现推挽工作模式即极化增强相位改变量。

2.根据权利要求1所述的一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，其特征在于：所述电极采用啁啾电极或两段式电极，两段式电极其中一段作为主控制电极，另外一段电极作为副控制电极。

3.根据权利要求2所述的一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，其特征在于：采用了两段式电极进行施加电压进而实现移相：

操作主控制电极实现对相位的调控，当主控制电极的电压达到其边界值时，通过副控制电极来实现相位的调控，当主控制电极的电压达到边界值时候，将主控制电极往其取值范围内调整，同时调整赋空值电极使两段电极保持相位按照所需的变化趋势连续变化。

4.根据权利要求1所述的一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，其特征在于：所述的铌酸锂直波导和弯曲波导由包层、芯层构成，芯层为铌酸锂，包层为低折射率的材料。

5.根据权利要求1所述的一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，其特征在于：所述的第一、第二移相区电极采用GSG型的电极；所述的第一、第二移相区通过极化反转部分铌酸锂波导实现推挽工作模式：

极化反转部分铌酸锂波导极化反转后，其晶向方向变化，两种铌酸锂波导晶向与电场方向一致，其对两偏振模式TE、TM相位差的改变量增强，降低驱动电压。

6.根据权利要求4所述的一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，其特征在于：铌酸锂波导的下包层和上包层为二氧化硅，基底为硅；模式转换区的两偏振模式TE、TM的有效折射率不相等，存在双折射；

在第一移相区、第二移相区，GSG型电极位于铌酸锂波导的两侧，在电场Ez的作用下调控TE、TM两偏振模式的相位差；

在模式转换区，铌酸锂波导为实现正交的TE/TM模式的转换，需要在介电常数张量中引入非对角线元素，在X-切Y-传情况下，TE/TM模式之间的转换通过电场的Ex分量来实现，将电极放置在铌酸锂波导顶部来获得电场的Ex分量，TE/TM的模式之间的耦合通过Ex和Ey分量实现。

7.根据权利要求6所述的一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，其特征在于：采用周期电极来实现相位的准匹配条件：周期电极的周期，其中是真空中的波长。

8.根据权利要求1所述的一种基于X切的薄膜铌酸锂波导的偏振控制器，其特征在于：当模式转换区的两偏振模式TE、TM折射率匹配的时候，即不存在相位失配的情况下，模式转换区的电极的电场Ex分量不为零，分段电极的两段信号电极位于铌酸锂波导的顶部。