[发明专利]光学偏振变换器及其制作方法

权利要求书

1.一种光学偏振变换器，包括基于硅基二氧化硅制作材料制成的均为三维2×2型的偏振分束器（1）、第一个半波片（2）、可调节耦合器和相移器的组合器件（3）、第二个半波片（4）、偏振合束器（5）；其中：

所述偏振分束器（1）位于光学偏振变换器的最左端，用以将任意偏振态的入射光分解为两束偏振方向夹角为90°的线偏振光；

所述第一个半波片（2）与偏振分束器（1）通过光波导相连，用以将偏振分束器（1）输出的两束偏振方向夹角为90°的线偏振光转换为两束偏振方向相同的线偏振光；

所述可调谐耦合器和相移器的组合器件（3）通过光波导分别与偏振分束器（1）和第一个半波片（2）相连，用以对两束偏振方向相同的线偏振光的光强进行任意比例分配；

所述第二个半波片（4）可调谐耦合器和相移器的组合器件（3）通过光波导相连，用以将入射进第二个半波片（4）的线偏振光的偏振方向旋转90°，第二个半波片（4）输出的线偏振光与第一个半波片（2）输出的线偏振光的偏振方向夹角为90°；

所述偏振合束器（5）位于光学偏振变换器的最右端，偏振合束器（5）通过光波导分别与可调谐耦合器和相移器的组合器件（3）和第二个半波片（4）相连，用以将从第二个半波片（4）和可调谐耦合器和相移器的组合器件（3）输出的两束线偏振光合成一束任意所需偏振态的光。

2.一种光学偏振变换器制作方法，包括如下步骤：

（1）切割硅晶片：

采用激光切割技术，按照制作光学偏振器所需的大小切割硅晶片；

（2）清洗硅晶片：

采用化学清洗的方法，清洗切割后的硅晶片表面的污垢；

（3）热氧化硅晶片：

采用热氧化技术，在二氧化硅管式炉中对清洗后的硅晶片的单面进行局部热氧化,获得硅基二氧化硅；

（4）直写光波导和微光子器件：

4a)将热氧化后的硅晶片固定在三维电动平移台上，硅晶片的热氧化面朝上；

4b)调节可变衰减器，使飞秒激光脉冲的能量衰减至最佳能量范围；

4c)调节显微物镜，使飞秒激光脉冲垂直聚焦于硅基二氧化硅中的二氧化硅层的内部；

4d)设定计算机中的内置驱动程序参数；

4e)计算机控制三维电动平移台运动，使三维电动平移台以步骤4c)中设定的参数在垂直于聚焦光束传播方向的平面内运动，完成直写光波导、可调节耦合器、偏振分束器、第一个半波片、第二个半波片、偏振合束器；

（5）制作微薄膜加热电极：

5a)计算微薄膜加热电极的长度；

5b)在可调节耦合器中的任意一个传输波导正上方，采用溅射镀膜的方法，制作微薄膜加热电极，获得可调节耦合器和相移器的组合器件。

3.根据权利要求2所述的一种光学偏振变换器制作方法，其特征在于，步骤4c）中所述的飞秒激光脉冲垂直聚焦于硅基二氧化硅中的二氧化硅层的内部的深度为10～100μm。

4.根据权利要求2所述的一种光学偏振变换器制作方法，其特征在于，步骤4b）中所述的最佳能量范围为200～400nJ。

5.根据权利要求2所述的一种光学偏振变换器制作方法，其特征在于，步骤5a）中所述的微薄膜加热电极的长度按照以下公式计算得到：

L=λΔφ2πΔT(dndT)-1]]>

其中，L表示微薄膜加热电极的长度，λ表示光学偏振变换器的工作波长，Δφ表示可调谐耦合器和相移器的组合器件中两个路光之间的相位差，ΔT表示微薄膜加热电极加热相移器中的光波导获得的温度升高值，表示二氧化硅的折射率n对二氧化硅的温度T求导，其值为二氧化硅的热光系数。