CN102122086B - 一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器及其制备方法。器件主要由铌酸锂光波导芯片和保偏尾纤组成，其铌酸锂光波导芯片由铌酸锂衬底(1)、表面的条形钛扩散波导区(2)、表面的质子交换区(3)、二氧化硅隔离层(4)及表面的金属电极(5)所组成。调制器的制备方法包括芯片的制备方法和芯片与保偏尾纤的耦合连接方法两部分，给出了芯片的制备方法，主要包括条波导区钛扩散以及在非钛扩散波导区进行退火质子交换等工艺过程。该芯片结构及制备方法能够确保器件同时具有较小的损耗和偏振相关损耗。芯片与尾纤的耦合连接方法保证了器件具有低的偏振串音及其性能指标的温度稳定性。

Description

一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铌酸锂基集成光学器件的制备方法，特别是一种可同时传输和调制两个正交偏振模式的波导相位调制器，主要涉及其芯片的加工方法及芯片与保偏尾纤的耦合连接方法。

背景技术

双偏振模直条波导相位调制器能够同时传输TE和TM模、并能同时对这两个模式的相位进行调制，这一特性使其在光纤传感领域特别是光纤电流传感器的研制中备受青睐。利用该器件，可以形成一种简单的共线型光纤电流传感器光路。同其他方光路方案如Sagnac光路方案相比，该方案的光路具有完全的空间互易性，并且时间互易性最好。因而采用双偏振模直条波导相位的调制器可以使电流传光路结构最大限度的降低光路系统的非互易误差，有利于提高光纤电流传感器的精度。

在光纤电流传感器等应用中，对器件提出的基本要求是：插入损耗低、并且对两个偏振模具有尽可能相等的传输效率即器件的偏振相关损耗(PDL)低，此外，还要求两个偏振模之间偏振串音低，并且在工程应用中还要确保其温度稳定性。

目前波导调制器中，铌酸锂基的波导由于其衬底优良的光学和电光性能占据了电光调制器的主导地位。铌酸锂基波导调制器的制备有两种方案，一种是钛扩散技术，另一种是质子交换技术。其中质子交换技术增加其非寻常光折射率n_e、而同时降低其寻常光折射率n_o，因而形成的波导只能承载非寻常偏振态的模式。而钛扩散技术能够同时增加铌酸锂晶体的非寻常光折射率n_e和寻常光折射率n_o，因此要形成双偏振模铌酸锂波导只能采用钛扩散技术。

铌酸锂上的钛扩散技术，目前有较多的文献报导，不过这些文献中都是仅利用其一个偏振模(TE或TM模)，而把另一个模吸收掉最终形成单偏振工作的器件，因此在器件设计和芯片制备中可以对拟吸收掉的模式不予考虑。当器件的两个偏振模式都是工作模式时，器件的设计和加工必须同时兼顾两个模式的传输特性。然而，由于两个偏振模式所对应的折射率不同，并且由钛扩散引起的折射率增量也相差很大，因此兼顾两个模式的传输特性是很困难的。实践表明，往往一个偏振模式已经进入多模工作区而另外一个偏振模式刚刚能够形成导模，因此，仅通过钛扩散技术很难形成一个损耗低、PDL又小的双偏振模波导调制器。

在光纤电流传感器等应用中，双偏振模直条相位调制器的偏振串音性能及其稳定性对整个传感器的性能具有较大的影响。铌酸锂晶体本身具有高的双折射，其晶体本身可以实现较低的偏振串音，整个器件的偏振串音性能及其温度稳定性受器件尾纤以及尾纤与芯片的连接方法有关。目前针对器件尾纤偏振串音特别是其温度稳定性的研究，尚未见到相关报导。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术不足，给出一种新的双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器及其制备方法。与现有的常规钛扩散光波导不同，本发明的铌酸锂直条波导在钛扩散波导区外设计了一个质子交换区，这样设计的器件芯片能同时实现器件低插入损耗和低偏振相关损耗；在其光纤与波导芯片的耦合对接方式上，特别明确了光纤轴向与晶体晶向、光纤轴向与光纤固定块之间的对应关系，进而能够提高器件的偏振串音性能及其温度稳定性。

本发明调制器的技术解决方案是：一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器，主要由铌酸锂光波导芯片和耦合在所述芯片上的保偏尾纤组成，所述的铌酸锂光波导芯片由铌酸锂衬底、表面的条形钛扩散波导区、表面的质子交换区、二氧化硅隔离层及表面的金属电极所组成；铌酸锂衬底采用x切y传或z切y传晶片，条形钛扩散区域和质子交换区位于铌酸锂衬底的表层，二氧化硅隔离层覆盖在铌酸锂衬底的上面，在二氧化硅隔离层上面形成金属电极，金属电极与条形钛扩散波导区严格套准，即当铌酸锂衬底采用x切y传晶片时，器件金属电极的正负极位于条形钛扩散波导区的两侧，当铌酸锂衬底采用z切y传晶片时，器件金属电极的正极或负极需覆盖条形钛扩散区；保偏尾纤与上述芯片耦合连接，用胶固定在一起。

所述的保偏光纤被粘接在一个光纤固定块表面的V型槽内，并且光纤的慢轴与V型槽截面的对称轴重合，所述的光纤固定块的为一个长方形块体，材质为硅晶体，其表面的V型槽通过湿法腐蚀形成。

所述的保偏尾纤在与芯片耦合后，保偏光纤的慢轴与铌酸锂晶体的z轴相互垂直。

所述的铌酸锂光波导芯片的端面均按10°角方向进行抛光。

当所述芯片采用x切y传切向的铌酸锂时，尾纤端面的抛光平面为与光纤横截面成15°角且通过光纤慢轴的平面。

当所述芯片采用z切y传切向的铌酸锂时，尾纤端面的抛光平面为与光纤横截面成15°角且通过光纤快轴的平面。

本发明制备方法的技术方案是：一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器制备方法，包括下列步骤：

第一步，选取x切y传或z切y传铌酸锂晶片，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀光刻工艺，结合钛膜的生长，在晶片表面形成钛膜的直波导图形；

第二步，将第一步处理后的晶片放入扩散炉中进行钛扩散，形成铌酸锂上的钛扩散波导区；

第三步，对第二步处理后的晶片在非钛扩散波导区域进行退火质子交换处理，形成质子交换区；

第四步，在晶片表面制备与第一步中的直波导图形套准的金属电极；

第五步，对晶片进行切割，并对其端面进行抛光，完成芯片制备；

第六步，将芯片与保偏尾纤进行耦合连接，完成双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器的制备。

所述第三步中在非钛扩散波导区域进行退火质子交换处理具体步骤如下：

(3.1)将第二步处理后的晶片进行清洗，在晶片表面形成与第一步中形成的直波导图形完全重合的二氧化硅图形，即二氧化硅完全覆盖钛扩散波导区域；

(3.2)将晶片放入苯甲酸中进行质子交换；

(3.3)取出晶片后进行清洗并腐蚀掉步骤(3.1)中生成的二氧化硅；

(3.4)在晶片表面上重新生长一层二氧化硅隔离层；

(3.5)将晶片放入退火炉中，在通氧的条件下进行退火，形成质子交换区。

所述第六步中的耦合连接具体实现过程如下：

(6.1)将带有光纤固定块并且端面经过抛光的输入、输出保偏尾纤分别装夹在两个六维微调架上，器件的芯片(器件指代整个相位调制器)装夹在一个载片台上；

(6.2)将输入端尾纤接入偏振可调谐光源，输出端接入光功率计；

(6.3)调节两个微调架的除沿光纤轴向旋转外的其他五维，使两根光纤与波导基本对准；

(6.4)将输出端尾纤接入消光比测试仪，同时微调输入、输出尾纤的轴向旋转，同时微调其他五维以确保有足够大的光功率信号进入消光比测试仪，每微调一次轴向旋转，读取一次消光比数据，读取消光比数据的方法是，旋转偏振可调谐光源的偏振态一周，略去消光比测试仪示数前面的符号，可以观察到消光比测试仪上依次出现的四个极大值，这四个数值作为消光比测量值的绝对值；

(6.5)重复上述第(6.4)步，直到测得的四个消光比数据的绝对值达到最大；

(6.6)保持尾纤的轴向旋转不动，输出光纤接入光功率计，调节两根尾纤的其他五维，直到探测到得光功率最大；

(6.7)在光纤端面点紫外固化胶，并再次调节两根尾纤除轴向旋转外的其他五维，直到探测到的光功率最大；

(6.8)对紫外胶进行曝光固化，完成耦合连接。

所述步骤(6.4)中使用的偏振可调谐光源为宽谱的低相干光源，光源的相干长度小于调制器两个模式之间的光程差。

本发明的原理是：波导器件的波导与光纤之间的耦合损耗是波导器件损耗的重要构成部分，只有降低耦合损耗才能确保器件具有低的插入损耗。当波导的模斑尺寸与尾纤的模斑尺寸一致时，波导具有最低的耦合损耗，因此，调整波导结构参数和工艺参数，使波导模斑尺寸接近于光纤的模斑尺寸是器件设计和工艺制备的目标之一。

在铌酸锂的波导制备工艺中，钛扩散技术能够同时改变铌酸锂晶体的非寻常光折射率n_e和寻常光折射率n_o，但在常用的1.31um和1.55um波段，其非寻常光折射率增量Δn_e均大于寻常光的折射率Δn_o，这种差异一般都会达到或超过2倍。因此对于两个偏振模而言，其波导的归一化厚度具有很大的差异，必然造成n_o对应的偏振模接近单模截止，n_e对应的偏振模远离单模截止甚至达到多模区，前者的光斑尺寸会远大于后者。当其中的一个接近光纤光斑时，另一个偏振模的光斑则会远离光斑，因而影响的整体损耗和PDL。虽然可以以降低器件的PDL为目标，调整扩散参数使两个偏振模的光斑一个大于光纤光斑，一个小于光纤光斑而使两个偏振模对光纤具有近似相等的耦合效率，从而降低PDL，但很显然，器件的插入损耗并不是最低的状态。此外，在这种状态下n_e所对应的偏振模往往已经进入多模区，器件性能的温度稳定性会明显降低。因此，仅通过钛扩散工艺实现低插入损耗、低PDL以及性能的温度稳定性是很困难的。

退火质子交换技术与钛扩散技术的结合为改变上述情况提供了途径。退火质子交换技术的特点是：只增大铌酸锂的非寻常光折射率n_e而减小其寻常光折射率。如果将退火质子交换过程局限于非钛扩散波导区域，则对钛扩散波导区域而言，其非寻常光相对周边区域的折射率增量被减少，而寻常光的折射率增量相对周边区域被增加。通过适当调节退火质子交换的工艺参数，两种偏振模所对应的相对折射率增量将趋于一致，进而两个偏振模的归一化结构参数也趋于一致，两个模式能够在同时确保单模状态下光斑趋于一致并且与光纤光斑相匹配。从而达到低损耗、低PDL，同时又能保证插入损耗的温度稳定性。

在波导芯片与保偏尾纤耦合过程中，如果光源的谱宽较窄，相干长度较长，当器件的两个偏振模的光程差小于光源的相干长度时，两个偏振模式必然会产生干涉，影响器件偏振串音的测试准确性。因此在耦合过程中必须采用谱宽较窄的低相干光源进行信号监测，特别是偏振串音信号的检测，以确保保偏尾纤的应力轴与芯片的两个偏振方向之间的严格对准。

铌酸锂晶体是负单轴晶体，n_e＜n_o，两个偏振态的折射率差约为0.075，而保偏光纤两个正交偏振态的折射率差约为0.0003～0.0006，铌酸锂晶体的的双折射约为保偏光纤的125～250倍。因此，如果光纤的慢轴与铌酸锂的z轴(快轴)相对准，则铌酸锂晶体双折射产生的消偏作用将被125～250倍于晶体长度的光纤所抵消。对于一个2cm长的波导芯片，两端光纤的总长为2.5～5m就会使消偏作用相互抵消，在这种情况下，两个偏振模式的光发生耦合，其最终表现为器件的偏振串音增加(偏振串音绝对值变小)并且稳定性很差。为解决这个问题，需要确保光纤的慢轴与铌酸锂的z轴相互垂直，以确保二者的消偏作用能够相加相长。

尾纤的固定方式也会影响到器件的偏振串音性能，特别是其温度稳定性。通常要求器件芯片的两个偏振方向与保偏光纤的两个偏振轴对准以确保器件最佳的偏振串音性能。一般都是将光纤用胶固定到固定块上的固定槽内，然后对其端面进行研磨抛光处理，再将光纤与波导进行对接耦合的。当光纤固定到光纤固定块内时，固定用胶产生的应力将附加在光纤内部固有应力上，其合应力的方向决定光纤的实际慢轴方向(见图5)。由于光纤固定块结构的对称性，则光纤固定用胶产生的应力必然与固定块的对称轴相重合，这是由固定块结构的对称性决定的。如果光纤的慢轴与光纤固定块的对称轴成任意角度，则光纤固定胶产生的外应力与光纤的内应力不重合，而且其外应力的大小还可能会随温度波动而改变，因此光纤内的实际应力一般会偏离原应力轴方向，并且偏离的角度还会随温度的波动而改变。这种波动最终导致芯片的偏振轴与光纤的实际应力轴不能重合并且也随温度而波动，进而影响到器件的偏振串音性能及其温度稳定性。解决这个问题的措施只有一个：将光纤的慢轴与固定块上的固定槽的对称轴重合，则即使有外应力且其大小随温度变化，合应力的方向始终沿光纤的慢轴方向。光纤的应力轴一经调至与芯片的偏振轴一致，则不会再发生改变。因而能够从原理上避免偏振串音性能的变差及其随温度的波动。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明铌酸锂光波导芯片在钛扩散波导区域外引入一个质子交换区，可以最大可能减少波导两个模式折射率增量之间的差别，实现波导的TE模和TM模具有大致相等的光斑尺寸，两个模式具有与光纤大致相等的耦合效率，因而器件具有较小的偏振相关损耗(PDL)。

(2)采用本发明制备方法制备的调制器的保偏尾纤(6)的慢轴与铌酸锂晶体的晶轴相互垂直，能够保证整个器件可实现最佳的偏振串音性能。

(3)本发明中尾纤固定按照保偏光纤慢轴与固定块的V型槽对称轴重合的方式进行固定，能最大限度的克服光纤固定用胶的应力对保偏尾纤偏振性能的影响，使本发明的双偏振模波导相位调制器的偏振串音指标具有最佳的全温稳定性。

(4)在本发明的芯片制备过程中，在钛扩散工艺结束后再进行退火质子交换工艺过程，由于退火质子交换过程相比钛扩散过程的温度要低得多，因此，质子交换工艺过程不会影响钛扩散区的折射率分布，此外钛扩散工艺和退火质子交换工艺均为相对成熟的工艺，因此器件芯片实现过程较为容易。

(5)本发明中芯片与光纤的耦合方法中，通过监测消光比信号来确定光纤轴向与晶体轴向的对准，方法简便，具有较高的对轴精度。

(6)在耦合方法中，由于使用宽谱的低相干光源，光源的相干长度小于调制器两个模式之间的光程差，因而确保了芯片和尾纤对光源具有很好的消偏作用，因而可以确保消光比信号监测中信号的稳定，进而有利于确保芯片与光纤的对轴精度。

附图说明

图1是本发明双偏振模铌酸锂直波导相位调制器的芯片结构示意图(x切y传晶体)；

图2是本发明双偏振模铌酸锂直波导相位调制器的芯片结构示意图(z切y传晶体)；

图3是本发明中带有V型槽的光纤固定块的结构示意图；

图4是本发明中保偏光纤的固定结构示意图；

图5是本发明中保偏光纤内部应力分析图，5a为裸光纤端面示意图，5b为内部应力分析图；

图6是本发明中完成端面抛光的芯片结构示意图；

图7为本发明针对x切y传铌酸锂晶体芯片的光纤与固定块抛光后的状态示意图a；

图8为本发明针对x切y传铌酸锂晶体芯片的光纤与固定块抛光后的状态示意图b；

图9为本发明针对z切y传铌酸锂晶体芯片的光纤与固定块抛光后的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。本发明调制器主要由铌酸锂光波导芯片和耦合在所述芯片上的保偏尾纤6组成，器件芯片(即铌酸锂光波导芯片)被封装在管壳内，尾纤伸出壳外，便于与其他光纤器件的连接。下面首先详细介绍本发明铌酸锂光波导芯片的构成。

如图1和图2所示，本发明的铌酸锂光波导芯片主要由以下几部分构成：铌酸锂衬底1、表面的钛扩散波导区2、表面的质子交换区3、二氧化硅隔离层4及表面的金属电极5。条形钛扩散波导区2和质子交换区位于铌酸锂衬底1的表层，二氧化硅隔离层4覆盖在铌酸锂衬底1的上面，在二氧化硅隔离层4上面形成金属电极5，金属电极5与条形钛扩散波导区2需要严格套准。当器件采用x切y传的铌酸锂晶片时，如图1所示，器件金属电极5的正负极位于条形钛扩散波导区2的两侧，当器件采用z切y传的铌酸锂晶片时，如图2所示，器件金属电极5的正极或负极需覆盖条形钛扩散区2。

保偏光纤6被粘接在一个光纤固定块7表面的V型槽8内，并且光纤6的慢轴与V型槽8截面的对称轴重合。保偏尾纤6在与芯片耦合后，保偏光纤6的慢轴与铌酸锂晶体的z轴相互垂直。

其芯片的制备过程包括如下步骤：

(1)选取x切y传或z切y传晶片，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀光刻工艺，在晶片表面形成宽度为5～7μm、厚度为60～85nm的直条钛膜图形，钛条的长度方向沿着晶体的y方向。

(2)将上述晶片放入扩散炉中，同时在扩散炉中通入湿氧，湿氧的流量为1-2升/分钟；在1050℃的高温下进行钛扩散，扩散时间为3～5小时；

(3)将晶片进行清洗，然后再通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀光刻工艺，结合PECVD法二氧化硅的生长，在晶体表面形成二氧化硅的波导图形，二氧化硅条与步骤(1)中钛条需要严格套准，并且宽度相同，二氧化硅的厚度为100nm～200nm；

(4)将晶片放入140℃～160℃的纯苯甲酸中进行质子交换，交换时间为150～180分钟；

(5)取出晶片，进行彻底清洗，然后腐蚀掉二氧化硅，用PECVD法重新生长一层二氧化硅膜，二氧化硅的厚度需控制在150nm～250nm之间；

(6)晶片放入退火炉中，通入2-4升/分钟的干氧，在340℃～360℃的高温下退火3～5小时；

(7)通过光刻、镀膜以及电镀等工艺在晶片表面形成与钛条波导严格套准Cr/Au电极图形；

(8)将晶片进行切割，清洗后还要在芯片两端各粘接一个小陪片9，然后连同小陪片沿10°角的方向进行研磨抛光，最终形成锐角为80°的平行四边形器件芯片(见图6)。

制备完铌酸锂光波导芯片后需要将芯片与保偏尾纤6进行耦合连接，耦合连接过程中需要使用设备有：两个六维微调架、载片台、偏振可调谐光源、消光比测试仪、光功率计。载片台主要用来固定芯片，在两个六维微调架用来装夹光纤并能调节光纤的位置使其与芯片对准，偏振可调谐光源提供对准检测用的信号源，消光比测试仪用来监测消光比信号以确定光纤的轴向与芯片的晶轴对准，光功率计主要用来检测光功率信号以确定光纤是否与芯片对准。上述设备都是本领域常用设备，此处不针对设备结构进行详细说明。芯片与光纤的耦合连接过程如下：

(1)将带有光纤固定块7并且端面经过抛光的输入、输出保偏尾纤6分别装夹在两个六维微调架上，器件的芯片装夹在一个固定的载片台上，(器件指代整个相位调制器)；光纤固定块7为一个长方形块体，材质为硅晶体，其表面的V型槽8通过湿法腐蚀形成。

(2)输入端尾纤接入宽谱的低相干偏振可调谐光源，光源的相干长度应小于芯片两偏振模光程差与输入，输出两根尾纤的两偏振模光程差之和，输出端尾纤接入光功率计；

(3)调节两个微调架的除沿光纤轴向旋转外的其他五维，使两根光纤与波导基本对准，其判别标准是光功率计探测到的光功率应达到微瓦量级；

(4)将输出端尾纤接入消光比测试仪，同时微调输入、输出尾纤的轴向旋转，同时微调其他五维以确保有足够大的光功率信号(微瓦量级以上)进入消光比测试仪，每微调一次，读取一次消光比测试仪，读取消光比数据的方法是，旋转偏振可调谐光源的偏振态一周，可观察到消光比测试仪去掉负号的示数依次出现的四个极大值，这四个极大值作为消光比数据的绝对值；

上述步骤中使用的偏振可调谐光源为宽谱的低相干光源，光源的相干长度小于调制器两个模式之间的光程差。

(5)重复上述第(4)步，直到测得的四个消光比数据的绝对值达到最大；

实际操作过程中，当调轴向旋转发现这四个数都在减小，说明调轴向旋转已经过了，稍稍向后调，恢复到刚才观察到的最大值就认为已经达到最大。

(6)保持尾纤的轴向旋转不动，输出光纤接入光功率计，调节两根尾纤的其他五维，直到探测到得光功率不再增大为止；

(7)在光纤端面点紫外固化胶，并再次调节两根尾纤除轴向旋转外的其他五维，直到探测到的光功率不再增大为止；

(8)对紫外胶进行曝光固化，完成耦合连接。

本发明中芯片与光纤的具体连接耦合方法的核心要求是器件保偏光纤的慢轴与铌酸锂晶体的晶轴相互垂直，保偏尾纤的准备、处理过程如下：

(1)在硅片上通过氧化、光刻、腐蚀等方法，形成一系列V型槽，针对螺纤直径为125μm的保偏尾纤而言，V型槽的上口宽度应为170μm～200μm，其深度应确保光纤放入后V型槽的两侧壁与光纤相切接触，然后通过划切，形成带有V型槽8的光纤固定块7(见图3)。

(2)将保偏光纤的一端去除涂覆层，然后将露出的裸纤粘接在一个光纤固定块7表面的V型槽8内，粘接固化前通过观察光纤端面的应力区，确保光纤的慢轴与V型槽截面的对称轴重合(见图4)。

(3)把光纤连同光纤固定块7一起按15°角的方向进行磨抛，磨抛的方向与使用晶体的切向有关，对于x切y传晶体，最终形成的光纤示意如图7和图8所示，尾纤端面的抛光平面为与光纤横截面成α＝15°角且通过光纤慢轴的平面。对于z切y传晶体，形成的光纤示意图如图9所示，尾纤端面的抛光平面为与光纤横截面成α＝15°角且通过光纤快轴的平面。

至于器件的封装等其他未详细说明事项，为本领域公知常识。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器，主要由铌酸锂光波导芯片和耦合在所述芯片上的保偏尾纤(6)组成，其特征在于：所述的铌酸锂光波导芯片由铌酸锂衬底(1)、表面的条形钛扩散波导区(2)、表面的质子交换区(3)、二氧化硅隔离层(4)及表面的金属电极(5)所组成；铌酸锂衬底(1)采用x切y传或z切y传晶片，条形钛扩散波导区(2)和质子交换区(3)位于铌酸锂衬底(1)的表层，质子交换区(3)位于条形钛扩散波导区(2)的两侧；二氧化硅隔离层(4)覆盖在铌酸锂衬底(1)的上面，在二氧化硅隔离层(4)上面形成金属电极(5)，金属电极(5)与条形钛扩散波导区(2)严格套准，即当铌酸锂衬底(1)采用x切y传晶片时，器件金属电极(5)的正负极位于条形钛扩散波导区(2)的两侧，当铌酸锂衬底(1)采用z切y传晶片时，器件金属电极(5)的正极或负极需覆盖条形钛扩散波导区(2)；保偏尾纤(6)与上述芯片耦合连接，用胶固定在一起。 

2.根据权利要求1所述的一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器，其特征在于：所述的保偏尾纤(6)被粘接在一个光纤固定块(7)表面的V型槽(8)内，并且保偏尾纤(6)的慢轴与V型槽(8)截面的对称轴重合，所述的光纤固定块(7)为一个长方形块体，材质为硅晶体，其表面的V型槽(8)通过湿法腐蚀形成。 

3.根据权利要求1所述的一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器，其特征在于：所述的保偏尾纤(6)在与芯片耦合后，保偏尾纤(6)的慢轴与铌酸锂晶体的z轴相互垂直。 

4.根据权利要求1所述的一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器，其特征在于：所述的铌酸锂光波导芯片的端面均按10°角方向进行抛光。 

5.根据权利要求1所述的一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器，其特征在于：当所述芯片采用x切y传切向的铌酸锂时，尾纤端面的抛光平面为与 光纤横截面成15°角且通过光纤慢轴的平面。 

6.根据权利要求1所述的一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器，其特征在于：当所述芯片采用z切y传切向的铌酸锂时，尾纤端面的抛光平面为与光纤横截面成15°角且通过光纤快轴的平面。 

7.一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器制备方法，其特征在于包括下列步骤： 

第一步，选取x切y传或z切y传铌酸锂晶片，通过光刻剥离工艺或湿法腐蚀光刻工艺，结合钛膜的生长，在晶片表面形成钛膜的直波导图形； 

第二步，将第一步处理后的晶片放入扩散炉中进行钛扩散，形成铌酸锂上的钛扩散波导区(2)； 

第三步，对第二步处理后的晶片在非钛扩散波导区域进行退火质子交换处理，形成质子交换区(3)；具体步骤如下： 

(3.1)将第二步处理后的晶片进行清洗，在晶片表面形成与第一步中形成的直波导图形完全重合的二氧化硅图形，即二氧化硅完全覆盖条形钛扩散波导区(2)； 

(3.2)将晶片放入苯甲酸中进行质子交换； 

(3.3)取出晶片后进行清洗并腐蚀掉步骤(3.1)中生成的二氧化硅； 

(3.4)在晶片表面上重新生长一层二氧化硅隔离层(4)； 

(3.5)将晶片放入退火炉中，在通氧的条件下进行退火，形成质子交换区(3)； 

第四步，在晶片表面制备与第一步中的直波导图形套准的金属电极； 

第五步，对晶片进行切割，并对其端面进行抛光，完成芯片制备； 

第六步，将芯片与保偏尾纤(6)进行耦合连接，完成双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器的制备。 

8.根据权利要求7所述的一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器制备方法，其特征在于：所述第六步中的耦合连接具体实现过程如下： 

(6.1)将带有光纤固定块(7)并且端面经过抛光的输入、输出保偏尾纤(6)分别装夹在两个六维微调架上，铌酸锂光波导芯片装夹在一个载片台上； 

(6.2)将输入端尾纤接入偏振可调谐光源，输出端接入光功率计； 

(6.3)调节两个微调架的除沿光纤轴向旋转外的其他五维，使两根光纤与波导基本对准； 

(6.4)将输出端尾纤接入消光比测试仪，同时微调输入、输出尾纤的轴向旋转，同时微调其他五维以确保有足够大的光功率信号进入消光比测试仪，每微调一次轴向旋转，读取一次消光比数据，读取消光比数据的方法是，旋转偏振可调谐光源的偏振态一周，略去消光比测试仪示数前面的符号，可以观察到消光比测试仪上依次出现的四个极大值，这四个数值作为消光比测量值的绝对值； 

(6.5)重复上述第(6.4)步，直到测得的四个消光比数据的绝对值达到最大； 

(6.6)保持尾纤的轴向旋转不动，输出光纤接入光功率计，调节两根尾纤的其他五维，直到探测到的光功率最大； 

(6.7)在光纤端面点紫外固化胶，并再次调节两根尾纤除轴向旋转外的其他五维，直到探测到的光功率最大； 

(6.8)对紫外胶进行曝光固化，完成耦合连接。 

9.根据权利要求8所述的一种双偏振模铌酸锂直条波导相位调制器制备方法，其特征在于：所述步骤(6.4)中使用的偏振可调谐光源为宽谱的低相干光源，光源的相干长度小于调制器两个模式之间的光程差。 

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