基于超表面结构的紧凑型铌酸锂波导模式转换器

IF 1.6 4区物理与天体物理 Q3 OPTICS

光学学报 Pub Date : 2023-01-01 DOI:10.3788/aos230847

王琳 Wang Lin, 高阳 Gao Yang, 石昊 Shi Hao, 张磊 Zhang Lei, 尹坤 Yin Kun

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摘要

模式转换器是片上模式复用（MDM）系统的关键器件。为在绝缘体上铌酸锂（LNOI）中实现结构紧凑的模式转换，本文提出了一种基于超表面结构的模式转换器。该模式转换器可以实现TE0-TE1、TE0-TE2的转换。为了在模式之间实现高效转换，采用逆向设计方法，结合3D电磁场仿真，优化器件倾斜周期性亚波长条形蚀刻结构参数，以同时符合沿传播方向的相位匹配要求，以及符合短耦合长度的横向方向折射率分布要求。仿真结果表明，器件在1400~1700 nm波段内，TE0-TE1转换的插入损耗<0.8 dB，模间串扰<-10 dB，模式转换区长度~20 μm。且该器件具有较好的高阶模式转换扩展性以及工艺容差性，是未来LNOI的高密度集成MDM系统中模式转换器的良好备选方案。

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