蓝宝石上铌酸锂的光纤到芯片光栅耦合器
光学
2025-10-03 v1
摘要
蓝宝石上铌酸锂（LNOS）是光子集成电路的新兴平台，具有宽透明窗口、高非线性以及强电光、非线性和声光效应等独特性质。光纤与片上波导之间的高效光耦合对实际应用至关重要。我们展示了针对 LNOS 的高效率光纤到芯片光栅耦合器的设计、仿真与实验验证。光栅耦合器设计采用自成像方法，具有固定周期和线性递减的填充因子，通过负衍射角匹配光纤阵列并抑制高阶衍射。数值仿真预测 1550 nm 波长处的耦合效率为 42%。光栅耦合器采用 X 切、400 nm 厚的 LN 膜，通过电子束光刻和电感耦合等离子体刻蚀，以 220 nm 刻蚀深度制备。利用光纤阵列和六轴位移台进行的实验表征显示单端耦合效率超过 20%，验证了设计的有效性。所展示的光栅耦合器为 LN-on-Sapphire 光子电路中的高效光耦合铺平了道路，可应用于经典与量子信息处理、传感和非线性光学等领域。
引用
@article{arxiv.2510.02089,
title = {Fiber-to-chip grating couplers for Lithium Niobate on Sapphire},
author = {Xiang Chen and Jia-Qi Wang and Yuan-Hao Yang and Zheng-Xu Zhu and Xin-Biao Xu and Ming Li and Xi-Feng Ren and Guang-Can Guo and Chang-Ling Zou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.02089},
year = {2025}
}
备注
9 pages, 6 figures