基于铌酸锂波导的偏振分析仪

论文摘要

光信号是除电信号之外又一重要信息传播载体,在量子通信、量子计算中也发挥了十分重要的作用。与传统通信方式与计算方式相比,量子通信以及量子计算都有自己突出的优势,例如安全、高效等等。因此,偏振纠缠态光子对的产生和测量分析技术十分重要,需要对其着重研究,进而推动量子通信以及量子计算等技术的发展。本论文主要提出了利用钛（Ti）扩散的铌酸锂（LiNbO3）波导对光的偏振态进行分析的一种方法,将偏振旋转和偏振滤波器件集成在同一块铌酸锂衬底上,利用调节所施加电压实现对偏振态的测量与控制。偏振旋转部分利用铌酸锂晶体的电光效应在x切,z向传播的Ti扩散铌酸锂晶体的y方向添加三个电极,然后通过施加其上的电压,使折射率椭球发生变形,铌酸锂晶体的光轴发生旋转,进而使输入光的偏振态发生改变,完成对输入光的偏振态的控制。偏振滤波部分是利用空间表面等离子体效应进行设计的。横磁（Transverse Magnetic,TM）模与金属表面等离子振荡相互耦合产生转换为表面等离子体激元模式被局限在波导与金属交界面附近极小的一段区域内,从而只保留横电（Transverse Electric,TE）模一种模式。这一部分器件结构相当简单且具有相当高的集成度。与测量光的偏振态传统方法相比,该铌酸锂波导具有明显的优势,比起在自由空间传输,对光路进行调节所发生的损耗以及波导内部损耗相当的小,还具有集成度高,体积小、可靠性高等优点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题来源
•   1.2 研究背景与意义
•   1.3 偏振相关器件研究现状
•     1.3.1 偏振旋转器件研究现状
•     1.3.2 基于波导的偏振滤波器件研究现状
•   1.4 本论文工作安排
• 3波导器件设计的理论基础'>第二章 Ti:LiNbO₃波导器件设计的理论基础
• 3波导'>  2.1 Ti:LiNbO₃波导
• 3晶体'>    2.1.1 LiNbO₃晶体
•     2.1.2 光波导简介
•     2.1.3 Ti扩散模式控制与模斑控制
•     2.1.4 Ti扩散的铌酸锂波导的制作方法
• 3晶体的电光效应的影响'>  2.2 LiNbO₃晶体的电光效应的影响
•   2.3 传输模式的电磁场分析
•   2.4 表面等离子体
•   2.5 本章小结
• 第三章 偏振分析仪的仿真设计
• 3波导折射率的计算'>  3.1 Ti:LiNbO₃波导折射率的计算
•   3.2 偏振旋转部分模型设计
•   3.3 偏振滤波部分模型设计
• 3波导的仿真'>    3.3.1 Ti:LiNbO₃波导的仿真
•     3.3.2 缓冲层厚度对偏振消光比的影响
•     3.3.3 不同金属层对偏振消光比的影响
•   3.4 最终器件设计模型
•   3.5 本章小结
• 第四章 偏振分析仪的实验测量
•   4.1 实验光路设计
•   4.2 偏振旋转部分的测量
•   4.3 基于铌酸锂波导的偏振滤波片的测量
•   4.4 分光效果测试
•     4.4.1 3dB定向耦合器的分光测试
•     4.4.2 完整样品偏振分光部分的测量
•   4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 葛颖

导师: 谭立英

关键词: 集成光波导,偏振旋转,偏振滤波,偏振消光比

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,天文学,仪器仪表工业,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学

基金: 自然科学基金项目偏振纠缠态光子在芯片中的产生与测量

分类号: TN25;TH753.7

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.002304

总页数: 66

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