基于连续介质中束缚态的Etchless锂铌酸盐TM-Pass偏振器

《IEEE Photonics Technology Letters》：Etchless Lithium Niobate TM-Pass Polarizer Based on Bound States in the Continuum

钛酸钡波导器基于束缚连续谱态抑制模式泄漏，弯曲波导设计实现高消光比（>34dB），仿真显示1500-1600nm波长范围TM损耗<0.4dB，实测1550nm插入损<0.8dB，1530-1600nm范围内插入损低且消光比>20dB。

　　

摘要：

本文提出了一种高性能的锂铌酸盐TM偏振器，并通过实验进行了验证。该偏振器基于绝缘体上的聚合物负载锂铌酸盐（LNOI）平台，利用连续介质中的束缚态来实现偏振功能。在聚合物-LNOI脊波导中，TM偏振波会发生模式泄漏，其泄漏强度取决于脊波导的宽度和半径。当波导满足特定的脊宽和半径条件时，连续介质中的束缚态得以形成，从而有效抑制了泄漏损耗。通过使用弯曲波导将TE光引导至波导内部，可以实现极高的消光比。三维时域有限差分法（3D FDTD）仿真结果显示，在1500至1600纳米的波长范围内，TM模式的损耗小于0.4分贝（dB），消光比超过34 dB。在中心波长1550纳米处，实测的插入损耗小于0.8 dB。在1530至1600纳米的70纳米波长范围内，实测结果同样显示出较低的插入损耗（<1 dB）和较高的消光比（>20 dB）。

引言

锂铌酸盐（LN）具有宽的传输窗口、低损耗、较大的非线性系数、强的电光效应以及相对较高的折射率，使其成为最具前景的光子材料之一[1]。传统的基于质子交换或钛扩散技术的LN光子器件由于折射率对比度较低，通常尺寸较大，难以实现高密度集成[2]。目前，绝缘体上的锂铌酸盐（LNOI）平台因能够实现更小的弯曲半径和更高的折射率对比度而受到广泛关注[3],[4]。