基于铌酸锂的电控正交偏振双波长滤波器设计及调谐性能

本文主要探讨了电控可调谐的正交偏振双波长滤波器的设计，这是一种创新性的光学器件，应用于光通信领域。设计的核心是利用铌酸锂晶体（LiNbO3）的电光效应，这是一种特殊的材料，其电场响应可以改变其光学性质，从而影响光的传播。该设计将这种效应应用到钛扩散波导上，这是一种能够同时支持横电波（TE模式）和横磁波（TM模式）传播的光导结构。 波导光栅是滤波器的关键组件，通过刻写布拉格光栅在钛扩散波导上，实现了对两种不同偏振态的光波的独立控制。当光波通过时，布拉格光栅会根据其周期性结构反射特定波长的光，形成滤波特性。研究发现，当光栅的蚀刻坡度小于15°且蚀刻占空比为1/2时，滤波性能最佳。随着蚀刻深度的增加，光栅的反射率提高，但带宽也相应增大，这可能会影响滤波的分辨率和选择性。 特别值得注意的是，文章强调了电控调谐功能，即通过施加横向电场，铌酸锂的电光效应使得波导的有效折射率发生变化，进而实现双波长的快速调谐。在实验条件下，TE模式的调谐灵敏度达到了惊人的15.6 pm/V，而TM模式的灵敏度为5.5 pm/V，这意味着非常微小的电压变化就能引起显著的波长调整，这对于精密的光通信系统来说是非常重要的特性。 本文的研究成果对于开发高性能、可调谐的光通信系统具有重要意义，它不仅提高了滤波器的灵活性，还提升了系统的实时性和适应性。此外，电控双波长滤波器的实现也为未来的光信号处理和光纤通信技术开辟了新的可能，特别是在需要动态频率选择和多波长信号处理的应用场景中。这一设计展示了铌酸锂材料在光电子学领域的巨大潜力，并为进一步优化光通信系统的性能奠定了基础。