全玻璃GRIN 3D波导，适用于微型偏振光学器件

《Laser & Photonics Reviews》：All-Glass GRIN 3D Waveguide for Miniature Polarization Optics

3D极化光学平台基于激光写入大块玻璃GRIN波导，实现超低色散（2×10^-8）和极低损耗（0.02 dB/面），支持极化编码三维光子电路及双向抑制>20 dB的单向波导阵列，填补光纤与芯片光子学空白，适用于宽带通信、量子光学和非易返拓扑光子学。

　　

摘要

精确且紧凑的偏振控制在从经典光学到高维物理的各个领域都至关重要。基于光纤的偏振光学技术具有低损耗和高灵活性，但在微型化和功能多样性方面存在局限；而平面集成光学则常常受到偏振敏感性和与光纤兼容性差的困扰。本文提出了一种基于块状玻璃中激光写入的梯度折射率（GRIN）波导的3D偏振光学平台。该技术实现了高保真的偏振操控，其双折射率低至2 × 10^?8（比标准光纤低一个数量级），耦合损耗也极低（每个端面仅0.02 dB）。此外，该平台支持高保真地实现偏振编码的3D光子电路，通过定制双折射精度为10^?8的偏振依赖型GRIN波导，并能够实现光轴在0-π范围内的任意旋转，从而集成分束、转换等基本偏振操作以及任意波片功能。利用这些特性，进一步展示了在整个光纤通信频段（1030–1700 nm）内实现可控的偏振延迟，并通过空间工程化的双折射率和耦合强度构建了单向波导阵列，无需外部场即可实现超过20 dB的串扰抑制。这一平台架起了光纤光学与芯片级光子学之间的桥梁，为宽带光互连、偏振编码量子光学和非互易拓扑光子学提供了多种实现途径。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。