基于变截面低损耗波导的片上光束旋转器、绝热模式转换器与波片
光学
2022-07-18 v3 应用物理
摘要
光子集成电路若能高精度、低损耗地任意控制波导截面，将获益良多，从而为操控传播光提供更高自由度。本文报道一种用于飞秒激光写入光纤兼容玻璃波导的新方法，即球面相位诱导多芯波导（SPIM-WG），其以三维片上光控制应对这一挑战性任务。在加热区间以高扫描速度制备时，沿波导仍可实现截面的精确形变，其形状与尺寸在水平与垂直横向上均以高分辨率精细可控。我们观察到这些波导具有 0.017 的高折射率对比度、0.14 dB/cm 的低传播损耗，以及由单模光纤耦合而来的极低耦合损耗 0.19 dB。SPIM-WG 器件可轻松制备，能够实现变角度片上光束旋转，或针对目标波长操控传播光的偏振态。我们还展示了 SPIM-WG 模式转换器，可在对称与非对称非均匀模式间以高效率提供任意绝热模式转换；示例包括通常应用于频率转换与量子光源的 ppKTP（周期性极化钛氧磷酸钾）波导中的圆形、椭圆形模式及非对称模式。这些创建于光学玻璃内部的波导与器件，具备从可见光到红外波段的超宽带工作能力。其与光纤的兼容性也为通常需要输入输出光纤连接的封装化光子集成电路铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2112.02688,
title = {On-chip beam rotators, adiabatic mode converters, and waveplates through low-loss waveguides with variable cross-sections},
author = {Bangshan Sun and Fyodor Morozko and Patrick S. Salter and Simon Moser and Zhikai Pong and Raj B. Patel and Ian A. Walmsley and Mohan Wang and Adir Hazan and Nicolas Barre and Alexander Jesacher and Julian Fells and Chao He and Aviad Katiyi and ZhenNan Tian and Alina Karabchevsky and Martin J. Booth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.02688},
year = {2022}
}
备注
Published in Nature: Light Science & Applications