Eo変調器シリーズ：高速・低電圧・小型ニオブ酸リチウム薄膜偏光制御デバイス

Eo 変調器シリーズ：高速・低電圧・小型ニオブ酸リチウム薄膜偏光制御デバイス

自由空間の光波 (および他の周波数の電磁波) はせん断波であり、その電界と磁界の振動方向は、伝播方向に垂直な断面内でさまざまな向きを持ちます。これが偏光特性です。光の。偏光は、コヒーレント光通信、工業用検出、生物医学、地球リモートセンシング、現代の軍事、航空、海洋の分野において重要な応用価値を持っています。

自然界では、より適切に移動するために、多くの生物は光の偏光を区別できる視覚システムを進化させてきました。たとえば、ミツバチには 5 つの目 (単眼が 3 つ、複眼が 2 つ) があり、それぞれの目に 6,300 個の小さな目が含まれており、ミツバチが空のあらゆる方向の光の偏光のマップを取得するのに役立ちます。ミツバチは偏光マップを使用して、自分の種を見つけ、見つけた花に正確に導くことができます。人間には光の偏光を感知するミツバチのような生理学的器官が存在しないため、光の偏光を感知して操作するには人工機器を使用する必要があります。典型的な例は、偏光メガネを使用して、異なる画像からの光を左右の目に直交する偏光で当てることです。これが映画館の 3D 映画の原理です。

偏光応用技術開発の鍵となるのは、高性能光偏光制御デバイスの開発です。典型的な偏光制御デバイスには、偏光状態発生器、スクランブラ、偏光アナライザ、偏光コントローラなどが含まれます。近年、光偏光操作技術は進歩を加速しており、多くの重要な新興分野に深く統合されています。

取る光通信一例として、データセンターにおける大規模なデータ伝送の需要によって推進され、長距離コヒーレント光学的通信技術は、コストとエネルギー消費に非常に敏感な短距離相互接続アプリケーションに徐々に普及しており、偏波操作技術を使用することで、短距離コヒーレント光通信システムのコストと消費電力を効果的に削減できます。しかし、現状では偏光制御は主にディスクリート光学部品で実現されており、性能向上やコスト削減には大きな制約となっている。光電子集積技術の急速な発展に伴い、集積化とチップ化は光偏光制御デバイスの将来の開発における重要なトレンドとなっています。
しかし、従来のニオブ酸リチウム結晶で作製された光導波路には、屈折率コントラストが小さく、光場結合能力が弱いという欠点があります。一方で、デバイスサイズが大きく、集積化の開発ニーズに応えることが困難です。一方で、電気光学的相互作用は弱く、素子の駆動電圧は高くなります。

近年では、フォトニックデバイスニオブ酸リチウム薄膜材料に基づく材料は歴史的な進歩を遂げ、従来のものよりも高速かつ低い駆動電圧を達成しました。ニオブ酸リチウムフォトニックデバイス、そのため業界で支持されています。最近の研究では、偏波発生器、スクランブラー、偏波アナライザ、偏波コントローラおよびその他の主要機能を含む、統合型光偏波制御チップがニオブ酸リチウム薄膜フォトニック統合プラットフォーム上で実現されています。偏波生成速度、偏波消光比、偏波摂動速度、測定速度などのこれらのチップの主要パラメータは、新たな世界記録を樹立し、高速、低コスト、寄生変調損失なし、低消費電力の点で優れた性能を示しています。駆動電圧。研究成果により、一連の高性能を初めて実現ニオブ酸リチウム薄膜光偏光制御デバイスは、図 1 に示すように、1. 偏光回転/スプリッター、2. マッハ ツィンデル干渉計 (説明 >) の 2 つの基本ユニットで構成されます。