一种在光波导器件中产生任意角度高偏振度线偏光的方法，采用端面耦合工艺将铌酸锂光波导芯片的输出端面和普通光波导芯片的输入端面耦合粘接，并使铌酸锂光波导芯片上的波导结构和普通光波导芯片上的波导结构同轴设置；铌酸锂光波导芯片作为起偏器直接对输入光进行起偏处理，使输入光以80dB以上的起偏度射入普通光波导芯片的波导结构中；所述铌酸锂光波导芯片采用退火质子交换工艺制作。本发明专利技术的有益技术效果是：在产生高偏振度线偏光的同时，有效地缩小了器件尺寸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光波导器件起偏技术，尤其涉及一种。
技术介绍
以光纤、光波导以及其它光子学器件为特征的现代光电系统中，经常需要偏振度很高的线偏振光，除了某些激光器本身可输出线偏光外，其余应用场合中，都需要通过对入射光进行分解和选择才能获得线偏光。现有技术中，一般采用线偏光起偏器来产生线偏光，线偏光起偏器也叫偏振器，依据工作原理不同，偏振器可分为双折射型、反射型、吸收型和散射型，下面介绍几种常见的偏振器: I)偏振棱镜是利用晶体的双折射特性制成的偏振器，这类偏振器中较为典型的如格兰-汤姆森偏振棱镜，其结构如图1所示，由两块方解石直角棱镜沿斜面胶合而成，其端面与底面垂直，光轴方向既平行于端面又平行于斜面，即与图面垂直，在两个棱镜间可以用甘油、树脂等胶合，也可以用空气隔开。自然光对端面正入射时，晶体对O光和e光的折射率分别为n。和(n0 ( ne)，此时O光和e光都不发生偏折，它们在斜面上的入射角等于棱镜斜面与直角面的夹角0。在一定孔径角范围内，适当选择0即可使入射光波中的O光入射角大于临界角，发生全反射而被棱镜壁的涂层吸收；对于e光，由于其入射角小于临界角，因此能够透过，从而射出一束纯线偏光；除了格兰-汤姆森棱镜，基于晶体双折射特性制作的偏振棱镜还有沃拉斯顿棱镜、尼科耳棱镜和洛匈棱镜，这类偏振器件最大可实现55dB起偏度，并且存在器件尺寸大、插入损耗大、造价昂贵以及存在孔径角限制等方面的不足，很难实现与光纤、光波导器件的集成。2)散射型偏振片是利用双折射晶体的散射实现起偏的,其典型结构如图2所示，两片具有特定折射率的光学玻璃夹着一层光轴与其表面相平行的硝酸钠晶体，由于硝酸钠晶体对于垂直其光轴入射的光的双折射很大，以波长为550nm的黄绿光为例,两种色光的折射率n0和ne分别为1.5854和1.3369，光学玻璃对该波长光的折射率为1.5831，与n。非常接近，而与n6相差很大，所以，当光通过玻璃与晶体间的粗糙界面时，O光将无阻地通过，而e光则受到界面强烈的散射而无法通过，从而实现对入射光的起偏。散射型偏振片最高可实现50dB起偏度，厚度可小至0.2mm，但依然很难集成到光纤、光波导以及其它光子学器件及系统中。3)吸收型偏振片是利用某些物质(电气石、硫酸碘奎宁等)对传输光中两个相互垂直的振动分量的选择吸收特性制成的。例如电气石对传输光中垂直光轴的寻常光矢量分量吸收很强烈，吸收量与晶体厚度成正比，而对非寻常光矢量分量只吸收某些波长成分，因此它略带颜色。利用晶体的这种特性制作的吸收型偏振片厚度薄至0.03mm以下，面积大，有效孔径角几乎是180°，且工艺简单，成本低，现有技术中通常采用如图3所示的结构集成于光纤、光波导器件中，但它存在透过率低、起偏振度低30dB)的缺陷，不能满足某些要求高偏振度线偏光的器件和系统。4)单偏振光纤是一种新型的偏振器件，其基本原理是在普通单模保偏光纤的基础上通过特殊的应力区结构设计增加传输光中两个相互垂直的偏振模中其中一个的传输损耗实现起偏。单偏振光纤可分别通过熔接和端面耦合的方法实现与其它光纤和光波导连接，但由于其偏振度不高(> 30dB)，且其输出偏振度和工作带宽受环境温度、应力、及其光纤本身弯曲形变的较大影响，因此限制了它在要求高偏振度线偏光器件和系统中以及苛刻环境下的应用。随着技术的进步，工程
对于光电器件的集成度要求和传输光波偏振度要求都越来越高，如何在既保证传输光波偏振度的条件下又能同时提高光电器件集成度的问题，不仅依赖于光电技术的理论创新，还要依赖于对已有光电器件的结构创新。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种，采用端面耦合工艺将铌酸锂光波导芯片的输出端面和普通光波导芯片的输入端面耦合粘接，并使铌酸锂光波导芯片上的波导结构和普通光波导芯片上的波导结构同轴设置；铌酸锂光波导芯片作为起偏器直接对输入光进行起偏处理，使输入光以SOdB以上的起偏度射入普通光波导芯片的波导结构中；所述铌酸锂光波导芯片采用退火质子交换工艺制作。该方法的基本原理是:现有技术中，通过退火质子交换工艺制作出的铌酸锂光波导芯片，具有高于SOdB的偏振消光比，是一种起偏性能极好的起偏器件；虽然铌酸锂光波导芯片具有如此优良的起偏性能，但由于技术人员的思维定势，现有技术中并未将铌酸锂光波导芯片单独作为起偏器使用，本专利技术中，将铌酸锂光波导芯片直接作为“起偏器”与普通光波导芯片端面耦合，实现对输入光的高起偏度起偏，有效提高了器件的集成度，使器件尺寸得到了缩小，同时，本专利技术的结构还使得铌酸锂光波导芯片与普通光波导芯片以零间距方式连接，使起偏后的光的偏振度在几乎无损耗的情况下进入普通光波导芯片内，保证进入普通光波导芯片的光的偏振度在SOdB以上，从而获得高起偏度的线偏光。普通光波导芯片的种类可根据实际需要择优采用，具体可选类型有SiO2基光波导芯片、Si基光波导芯片、玻璃基光波导芯片、聚合物光波导芯片、铌酸锂光波导芯片； 以光纤电流传感器系统用钛扩散铌酸锂相位调制器为例，现有的钛扩散铌酸锂相位调制器需要在其输入端通过保偏光纤连接一常规起偏器(起偏度小于40dB)，然后通过保偏光纤传输将常规起偏器和钛扩散铌酸锂相位调制器相连，考虑到保偏光纤本身的退偏效应，实际进入钛扩散铌酸锂相位调制器芯片的线偏振光的偏振度肯定小于40dB。而采用本专利技术方案后，即将作起偏器使用的铌酸锂光波导芯片与钛扩散铌酸锂相位调制器芯片相集成后，则从作起偏器使用的铌酸锂光波导芯片出射的线偏光可以以高于SOdB的偏振度直接耦合进入钛扩散铌酸锂相位调制器芯片中，因而可减小因模式耦合效应而导致的串扰，提高光纤电流传感器的测量精度，同时，装置中还省去了传输用的保偏光纤，使器件尺寸得到缩减。在前述方案的基础上，本专利技术还提出了如下的优选实施方式:铌酸锂光波导芯片上的波导结构所在的结构体平面形成第一波导面，普通光波导芯片上的波导结构所在的结构体平面形成第二波导面，第一波导面与第二波导面的夹角在(T90°范围选择，从而实现0° 90°范围内任意角度起偏，以满足不同应用场合的需要。本专利技术还提出了一种在光波导器件中产生任意角度高偏振度线偏光的结构，它由输入光纤、输入光纤载体、银酸锂光波导芯片、普通光波导芯片、输出光纤载体和输出光纤组成；输入光纤载体和输出光纤载体上均设置有安装槽；输入光纤安装在输入光纤载体的安装槽中形成输入光纤模块；输出光纤安装在输出光纤载体的安装槽中形成输出光纤模块；铌酸锂光波导芯片一端与输入光纤模块端面连接，铌酸锂光波导芯片另一端与普通光波导芯片的一端端面连接，普通光波导芯片另一端与输出光纤模块端面连接；输入光纤、铌酸锂光波导芯片上的波导结构、普通光波导芯片上的波导结构和输出光纤四者同轴设置；所述铌酸锂光波导芯片采用退火质子交换工艺制作。基于现有原理，为了抑制I禹合点背向反射噪声对系统的影响，输入、输出光纤模块与光波导芯片之间可采用斜耦合结构； 同样地，该结构还可采用如下的优选实施方式:所述铌酸锂光波导芯片上的波导结构所在的结构体平面形成第一波导面，所述普通光波导芯片上的波导结构所在的结构体平面形成第二波导面，第一波导面和第二波导面之间的夹角在(T90°范围选择。本专利技术还提出了 一种在光波导器件中产生任意本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在光波导器件中产生任意角度高偏振度线偏光的方法，其特征在于：采用端面耦合工艺将铌酸锂光波导芯片（3）的输出端面和普通光波导芯片（4）的输入端面耦合粘接，并使铌酸锂光波导芯片（3）上的波导结构和普通光波导芯片（4）上的波导结构同轴设置；铌酸锂光波导芯片（3）作为起偏器直接对输入光进行起偏处理，使输入光以80dB以上的起偏度射入普通光波导芯片（4）的波导结构中；所述铌酸锂光波导芯片（3）采用退火质子交换工艺制作。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：华勇，田自君，朱学军，舒平，王立民，胡红坤，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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