[发明专利]一种基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束方法及器件

权利要求书

1.一种基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束方法，其特征在于，包括以下步骤：

将包含TE模式和TM模式两个偏振态的输入光分成强度和相位都相同的两路光束，通过铌酸锂的电光效应和热光效应调控两路光束之间的相位差；

当TE模式的相位差满足且TM模式的相位差满足时，两个偏振态分离并分别从一路径独立输出；其中，m为自然数；

当TM模式的相位差满足且TE模式的相位差满足时，两个偏振态的输出路径切换；

其中，分别为通过电光效应调节TE模式和TM模式光束的相位变化量，分别为通过热光效应调节TE模式和TM模式光束的相位变化量。

2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束方法，其特征在于，还包括步骤：监控偏振分离后的两路光束的偏振态，确定TE模式的光束和TM模式的光束是否已经完全分离。

3.一种实现权利要求1方法的基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器，其特征在于，包括：

输入波导(1)，用于光束输入；

1×2MMI(2)，用于将输入光分成强度和相位都相同的两路光；

两条铌酸锂波导臂(3，4)，用于传导1×2MMI(2)输出的两路光束；

GSG电极(5)和加热电极(6)，通过分别控制GSG电极(5)和加热电极(6)的电压使得两条铌酸锂波导臂(3，4)分别产生电光效应和热光效应，进而改变通过两条铌酸锂波导臂光束的相位差；其中，调节波导臂(3，4)两路光束的相位差满足TE模式的相位差满足：且TM模式的相位差满足：或者TM模式的相位差满足：且TE模式的相位差满足：其中，分别为通过电光效应调节TE模式和TM模式光束的相位变化量，分别为通过热光效应调节TE模式和TM模式光束的相位变化量，m为自然数；

2×2MMI(7)，使经过GSG电极(5)和加热电极(6)相位调控后的两条铌酸锂波导臂的光束通过其后分为TE模式的光束和TM模式光束，并分别从其两个输出端口独立输出；

两条输出波导(8，9)，用于将经过2×2MMI(7)偏振分束的光分别从不同通道独立输出。

4.根据权利要求3所述的一种实现权利要求1方法的基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器，其特征在于，所述GSG电极(5)包括两条地电极和一条信号电极，其中两条地电极位于信号电极两边，两条铌酸锂波导臂穿插在信号电极和地电极之间；所述加热电极(6)位于任意一条铌酸锂波导臂旁边。

5.根据权利要求4所述的一种实现权利要求1方法的基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器，其特征在于，所述输入波导(1)、两条铌酸锂波导臂(3，4)、两条输出波导(8，9)为条形波导或脊形波导。

6.根据权利要求5所述的一种实现权利要求1方法的基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器，其特征在于，所述输入波导(1)、两条铌酸锂波导臂(3，4)、两条输出波导(8，9)为单模波导或多模波导。

7.根据权利要求6所述的一种实现权利要求1方法的基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器，其特征在于，还包括端口监视装置，用于监控偏振分离后的两路光束的偏振态，确定TE模式的光束和TM模式的光束是否已经在两条输出波导(8，9)中分离；所述端口监视装置包括：

两个定向耦合器(10，11)，与两条输出波导耦合，用于从中分出一部分光束；

两个光栅耦合器(12，13)，将两个定向耦合器中的分出的光束耦合进光纤中；

两个光纤偏振分束器(14，15)，用于将光纤中的光束的两个偏振态TE模式和TM模式分离；

两个光功率计(16，17)，分别监控偏振分离后两个偏振态的功率。

8.一种基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器芯片，其特征在于，包括位于最下方的衬底层(18)，中间的埋氧层(19)，薄膜铌酸锂，最上方的包层(20)以及权利要求4-6任意一项所述的一种实现权利要求1方法的基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器，所述基于薄膜铌酸锂的电控可调偏振分束器单片集成在薄膜铌酸锂上。