新型光波导电光调制器：TE-TM模干涉光学双稳态实现

"本文介绍了一种利用光波导TE-TM模干涉调制实现光学双稳态的新技术，主要在钛扩散铌酸锂光波导电光调制器中进行。这种方法通过同时激发TE模和TM模，使它们在波导外部相互干涉，并通过反馈控制电场来达到光学双稳态的运行状态。文章还简要讨论了混合型光学双稳器件的优势，包括低运行功率、可变非线性和光电信号控制能力。" 在光学领域，双稳态装置是一种重要的组件，常用于光开关、信息处理和光通信系统。这种新装置利用了特定类型的光波导——钛扩散铌酸锂光波导，这是一种在Y型切割的铌酸锂晶片上通过光刻工艺制作的电极结构。电极长度为14毫米，间距200微米，设计用于调制沿波导传播的光波。 在光波导调制器中，TE（横电）模和TM（横磁）模是两种基本的电磁波模式。当激光束同时激发这两种模式时，它们在波导外部产生干涉，干涉结果会反馈到电场中，从而改变调制器的工作状态。这种干涉现象依赖于光波的相位关系，通过控制电场，可以稳定地维持两种模式的相对强度，实现光学双稳态，即装置可以在两个不同的稳定工作状态之间转换。 光学双稳态的实现对于构建复杂的光电子系统至关重要，因为它允许设备在不依赖外部控制的情况下保持某种状态，只有在特定的输入条件下才会改变状态。混合型光学双稳器件虽然需要额外的探测器和电路，但因其独特的性能，例如低功耗、非线性响应和光电信号控制的灵活性，使其在众多应用中具有很高的价值。 在理论分析方面，文章可能涉及到利用麦克斯韦方程组求解波导中的电磁场分布，以确定TE模和TM模的传播特性。波动方程（如方程(1)所示）描述了光在不同介质中的传播，而方程(2)则表示场的时变形式。通过这些方程，可以计算出模式的传播常数β和场分布E(z)，从而设计出能够实现所需功能的调制器。 这篇描述了一种新的光学双稳态装置，它利用了光波导内的TE-TM模干涉效应，通过反馈控制电场实现稳定的光学状态。这一创新技术有望在未来的光子学和光通信系统中发挥重要作用。