引用本文:

林智辉,王凌华,朱世德,等. 面向米级狭缝波导的偏振模式色散测量[J]. 光通信技术,2023,47(6):66-71.

面向米级狭缝波导的偏振模式色散测量

林智辉1,王凌华1,朱世德2,王少昊1*

(1. 福州大学 晋江微电子研究院,福建 晋江 362200,2. 香港城市大学 物理系,中国 香港 999077)

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摘要:为了准确测量米级长度线型狭缝波导的准横电波(TE)和准横磁波(TM)的色散,设计了一种马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的色散测量光路。介绍了相位拟合法和平衡波长法的测量原理,并结合测量光路进行测量。测量结果表明:滤除偏振模式间的串扰噪声,可进一步提高色散测量的准确度;通过调整波导的狭缝尺寸,可对其色散进行有效调控,当狭缝厚度为0.1μm时,波导在1 440~1 640 nm波长范围内具有接近零且平坦的色散。

关键词:集成光波导;马赫-曾德尔干涉仪;色散

中图分类号:TN929.1 文献标志码:文章编号:1002-5561(2023)06-0066-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.06.014

0 引言

集成光波导在微米尺度下可实现高集成度、高带宽和高稳定性的集成光互联传输,其在光通信、射电天文等领域具有广阔的应用前景[1-4]。随着集成光波导技术的发展,人们对快速、准确地进行宽频谱色散测量的需求也不断增加。现有的色散测量技术已能够实现对厘米级短波导和长光纤的色散测量[5-6],其中,基于宽带光源和迈克尔逊或马赫-曾德干涉仪(MZI)的白光干涉(WLI)技术应用最普遍。线型波导中的主要偏振模式包括准横电波(TE)和准横磁波(TM),不同偏振模式下的色散谱通常不同。对于厘米级和亚厘米级的短波导,较短的量程产生的偏振旋转影响较低,这提高了其在TE、TM偏振模式下色散测量的准确度[7-8]。但是,当波导长度增长至米级时,待测波导(DUT)光程长度将超出常规可调光延迟线(ODL)的量程,且由波导侧壁产生的偏振旋转效应使得偏振模式间串扰愈发显著[9]。这些效应不仅加大了对单一偏振模式下色散测量的难度,还降低了测得的波导色散谱的准确度。因此,为了准确测量准TE和准TM模式下的偏振模式色散(下文简称色散),本文面向米级线型狭缝波导,设计一种MZI型WLI的色散测量光路,然后基于此光路采用相位拟合法、平衡波长法对色散进行测量。


4 结束语

本文面向米级长度的线型狭缝波导提出了一种基于MZI型WLI的色散测量光路,并测量了线型狭缝波导在1 440~1 640 nm波长内的准TE模式色散和准TM模式色散。根据准TE、准TM模式干涉谱的特点,本文采用了相位拟合法和平衡波长法来测量色散。实验结果表明:测量准TE和准TM模式色散时,偏振旋转效应会导致在干涉谱中产生显著的偏振模式间串扰噪声;相位拟合法和平衡波长法均可测量线型波导的偏振模式色散,而平衡波长法仅在干涉谱中存在平衡波长时才适用;当DUT的色散接近零值时,采用平衡波长法求出的色散精度更高,即拥有更大的色散适用测量范围;当狭缝厚度为0.1 μm时(b组波导),在1 440~1 640 nm波长内,波导具有接近零且平坦的色散,具有应用于超连续谱、光频梳等非线性应用的潜力。