一种TE与TM的模式转换器及其制作方法和应用

【】本申请涉及微纳光电子器件的，尤其涉及一种te与tm的模式转换器及其制作方法和应用。

背景技术

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背景技术：

1、近些年来，随着光纤通信技术的不断发展与完善，传统单模光纤的传输容量已逐渐接近理论上的极限，其在未来将无法满足大数据信息对网络带宽日益增长的需求，故而模式复用技术应运而生，其被认为是提升光通信容量最具前景的技术之一。相关技术中，模式复用的实现通常需要两种器件，分别为多模干涉耦合器和模式转换器，其中，模式转换器应用于前端的模式复用及后端的模式解复用，其是实现光波导中各个模式之间的互相转换、特定模式的屏蔽或激发的核心器件。目前，模式转换器的类型多种多样，比如定向耦合器、拓扑优化的光子晶体波导、锥形结构波导、级联沟槽硅纳米线和马赫-曾德尔干涉仪等，但是这些模式转换器的结构通常较为复杂，尺寸大、损耗大，更重要的是无法实现模式的实时转换，极大地影响了自身的实用性。

2、因此，有必要对上述模式转换器的结构进行改进。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本申请提供了一种te与tm的模式转换器及其制作方法和应用，旨在解决相关技术中的模式转换器无法实现模式的实时转换的问题。

2、为了解决相关技术中所存在的上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种te与tm的模式转换器，用于转换入射光的偏振模式，偏振模式包括te模式和tm模式，模式转换器包括：一维光子晶体，一维光子晶体包括不同折射率的至少两种介质，每种介质均包括多个，至少两种介质周期性排列；电光晶体，电光晶体位于一维光子晶体的缺陷层处，电光晶体折射率椭球的x轴方向、y轴方向及z轴方向相互垂直，z轴方向与至少两种介质的周期性排列方向相同，入射光的传播方向为z轴方向；电源，电源电性连接于电光晶体，用于为电光晶体施加在x轴方向或y轴方向上的可调电压；其中，当可调电压为零时，入射光的偏振态不改变；当可调电压不为零时，电光晶体产生横向电光效应以改变入射光的偏振态；当可调电压等于电光晶体的半波电压时，入射光的偏振方向旋转90°以实现偏振模式的转换。

3、本申请实施例第二方面提供了一种模式转换器的制作方法，用于制作本申请实施例第一方面所述的模式转换器，包括：选择电光晶体，并确定电光晶体折射率椭球的x轴方向、y轴方向及z轴方向，其中，x轴方向、y轴方向及z轴方向相互垂直；在电光晶体于z轴方向上的相对两侧分别蒸镀不同折射率的至少两种介质，其中，每种介质均包括多个，任一侧的至少两种介质均呈周期性排列，不同侧的至少两种介质的种类相同；将电源的正、负极分别电性连接于电光晶体在x轴方向或y轴方向上的相对两侧，其中，入射光的传播方向沿着z轴方向。

4、本申请实施例第三方面提供了一种本申请实施例第一方面所述的模式转换器在模式复用中的应用。

5、从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：将不同折射率的至少两种介质(每种介质均包括多个)进行周期性排列以构成一维光子晶体，将电光晶体设置在一维光子晶体的缺陷层处，将电光晶体折射率椭球的z轴方向设置为与至少两种介质的周期性排列方向相同，将入射光的传播方向设置为z轴方向，并且通过一个电源向电光晶体施加在其折射率椭球的x轴方向或y轴方向上的可调电压。在实际的应用中，如果不想对入射光的偏振模式进行转换，那么就将电源输出的可调电压设置为零；如果想要对入射光的偏振模式进行转换，那么就调整电源输出的可调电压(不为零)，此种情况下，电光晶体会产生横向电光效应，使得入射光的偏振态发生改变，而当电源输出的可调电压达到电光晶体的半波电压时，入射光的偏振方向会发生90°的旋转，从而实现了偏振模式的转换(由te模式转换为tm模式、或由tm模式转换为te模式)。本申请通过对电源施加给电光晶体的可调电压进行调节，实现了偏振模式的实时转换，提升了模式转换器的实用性，而且本申请提供的模式转换器结构紧凑、制作简单、成本低，在未来向着集成化、小型化及大容量方向发展的光通信器件中有着重要的应用和广阔的发展前景。

技术特征：

1.一种te与tm的模式转换器，用于转换入射光的偏振模式，所述偏振模式包括te模式和tm模式，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的模式转换器，其特征在于，所述至少两种介质包括第一介质和第二介质，所述电光晶体在所述z轴方向上的相对两侧分别蒸镀有交替排列的所述第一介质和所述第二介质。

3.一种模式转换器的制作方法，其特征在于，用于制作权利要求1或2所述的模式转换器，包括：

4.一种权利要求1或2所述的模式转换器在模式复用中的应用。

技术总结
本申请提供了一种TE与TM的模式转换器及其制作方法和应用。其中，TE与TM的模式转换器包括：一维光子晶体，一维光子晶体包括不同折射率的至少两种介质，每种介质均包括多个，至少两种介质周期性排列；电光晶体，电光晶体位于一维光子晶体的缺陷层处，电光晶体折射率椭球的x轴方向、y轴方向及z轴方向相互垂直，z轴方向与至少两种介质的周期性排列方向相同，入射光的传播方向为z轴方向；电源，电源电性连接于电光晶体，用于为电光晶体施加在x轴方向或y轴方向上的可调电压，当可调电压等于电光晶体的半波电压时，入射光的偏振方向旋转90°以实现偏振模式的转换。本申请实现了偏振模式的实时转换，提升了模式转换器的实用性。

技术研发人员：钟远聪,邓定南,罗劲明,陈书汉
受保护的技术使用者：嘉应学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13