基于纳米线加载结构的薄膜铌酸锂波导模式转换器

张程; 徐银; 董越; 张博; 倪屹

doi:10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2023.05.019

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基于纳米线加载结构的薄膜铌酸锂波导模式转换器

光学器件与系统设计 | 更新时间：2025-09-01

- 基于纳米线加载结构的薄膜铌酸锂波导模式转换器
- Thin film lithium niobate waveguide mode converter based on nanowire-loaded structure
- 光学技术 2023年49卷第5期页码：513-521
- 作者机构：
  
  1. 1:江南大学物联网工程学院
  2. 2:江南大学先进技术研究院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(62205129);江苏省自然科学基金(BK20200592);中央高校基本科研基金(JUSRP12024)
- DOI：10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2023.05.019
  中图分类号： TQ131.11;TB383.1;TN252
- 纸质出版：2023
- 稿件说明：
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张程, 徐银, 董越, 等. 基于纳米线加载结构的薄膜铌酸锂波导模式转换器[J]. 光学技术, 2023,49(5):513-521.

Thin film lithium niobate waveguide mode converter based on nanowire-loaded structure[J]. 2023, 49(5): 513-521.
张程, 徐银, 董越, 等. 基于纳米线加载结构的薄膜铌酸锂波导模式转换器[J]. 光学技术, 2023,49(5):513-521. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2023.05.019.

Thin film lithium niobate waveguide mode converter based on nanowire-loaded structure[J]. 2023, 49(5): 513-521. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2023.05.019.

摘要

模式转换器能够完成波导基模到高阶模的转换，是片上多模光传输、模分复用传输的重要器件。文章基于薄膜铌酸锂(TFLN)波导，提出了一种利用纳米线加载结构设计的模式转换器，转换结构主要包括沿光传输方向以锥形方式排布的硅纳米线光栅及利用相变材料构建的矩形纳米线，两者分别位于TFLN光波导顶部的两侧。基于上述结构进行了详细的设计与优化分析，在中心波长为1.55μm

转换长度仅为6μm的情况下，实现了输入TE_0模到输出TE_1模的高效转换(模式转换效率97.6%

串扰-19.7dB

插入损耗0.31dB);进一步对转换结构进行横向扩展，实现了输入TE_0模到输出TE_2、TE_3以及TE_4模的高效转换，若继续扩展，可获得其它高阶模。本器件及设计方法有望在TFLN光波导多模光传输方向发挥优势，推动TFLN光子集成器件及回路的发展。

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