CN116027483B - 一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于量子光学和量子信息技术领域，尤其涉及一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器。偏振分束器包括：用于连接泵浦光源以及输出TM模偏振光的第一铌酸锂薄膜脊型波导；与第一铌酸锂薄膜脊型波导平行设置，且用于输出TE模偏振光的第二铌酸锂薄膜脊型波导；N条脊型波导，N≥1，N条脊型波导均设置在第一和第二铌酸锂薄膜脊型波导之间，且N条脊型波导的光传输方向处于第一铌酸锂薄膜脊型波导和第二铌酸锂薄膜脊型波导的光传输方向的平面内；其中，第i条脊型波导的距离差值为Δd _i ，第i条脊型波导的长度为d _i ，且0＜|Δd _i |＜d _i ，0＜i≤N。本发明的偏振分束器为被动器件系统，不需要额外通电，且工艺更简单。

Description

一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器

技术领域

本发明适用于量子光学和量子信息技术领域，尤其涉及一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器。

背景技术

集成光子电路(IPC)已经成为光通信网络和量子光子学的关键技术。各种无源和有源光学元件已被开发作为实现多用途IPC的构建模块，例如：量子位源、线性光学元件、调制器和单光子探测器集成在一个公共衬底上。在这些元件中，偏振分束器一直是各种功能器件的基本组成部分，如光束/模式分离器、开关、(去)复用器、干涉仪和调制器，作为一个基本的构建模块，它的工作模式决定了所开发的IPC的性能和实用性。

光波导是构成集成光电路和器件的基本元件，特别是波导间的倏逝耦合机理和效应已被广泛应用于实现集成光学中的定向耦合器。定向耦合器通过这种倏逝效应在通常相邻的两个波导之间进行光功率交换，定向耦合器的色散特性，对波长和偏振非常敏感，常用于波长复用器/分复用器和偏振分束器等。另一方面，在光通信和网络系统(如功率或模式划分、交换或开关)中，对具有宽光谱带宽的波导耦合器的研究一直是重要应用的需求。特别是在集成光学和新兴量子光电路技术中，波长无关的偏振控制已成为重要的光学处理功能，宽带偏振分离器的开发备受关注。

现有技术中，有人提出通过波导体系结构来实现工作在宽频带的集成光偏振分离器，其中几种已经在衬底上得到了验证，如硅和二氧化硅。铌酸锂LiNbO₃被誉为“光子学中的硅”，长期以来一直是制造各种集成光电路/器件的常用材料，它的多功能性源于其优秀的电光(EO)、声光和非线性光学(NLO)和具有宽光学透明范围(~0.4-5μm)的压电性能。因此，在LiNbO₃中开发宽带偏振分束器迫在眉睫。

近些年，偏振分束器已经在LiNbO₃波导中实现，但通常基于Y分支调制器波导结构的有源器件，通过创建或设计非对称/异质分裂结构来增强模态双折射，可以显示高偏振消光比(PER)。然而，有源器件需要金属电极和外部电源调控支持，结构工艺复杂、需要外部能量；同时双折射的增加通常导致模式分裂效率对波长的依赖性增加，从而限制了器件的工作带宽。除此之外，执行这些高PER器件依赖于对波导结构的精心设计，或者更经常地涉及更复杂的工艺过程(如异构分路器)。

综上，现有的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器工作带宽窄、工艺复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，以解决现有偏振分束器工作带宽窄、工艺复杂的问题。

本申请提供一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，包括：

第一铌酸锂薄膜脊型波导，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输入端用于连接泵浦光源，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输出端用于输出TM模偏振光；

第二铌酸锂薄膜脊型波导，第二铌酸锂薄膜脊型波导与第一铌酸锂薄膜脊型波导平行设置，且第二铌酸锂薄膜脊型波导用于输出TE模偏振光；

N条脊型波导，N≥1，N条脊型波导均设置在第一铌酸锂薄膜脊型波导和第二铌酸锂薄膜脊型波导之间，且N条脊型波导的光传输方向处于第一铌酸锂薄膜脊型波导和第二铌酸锂薄膜脊型波导的光传输方向的平面内；其中，第i条脊型波导的距离差值为Δd _i ，第i条脊型波导的长度为d _i ，且0＜|Δd _i |＜d _i ，0＜i≤N，第i条脊型波导的距离差值Δd _i 为第i条脊型波导的第一距离减去第二距离的差值，所述第一距离为该脊型波导的第一端与第一铌酸锂薄膜脊型波导的距离，所述第二距离为该脊型波导的第二端与第一铌酸锂薄膜脊型波导的距离；所述第一端为靠近泵浦光源的一端，所述第二端为远离泵浦光源的一端。

本发明的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器与现有技术相比存在的有益效果是：本发明的偏振分束器为被动器件系统，相比传统的电极调制的主动偏振分束器不需要额外通电，且可以实现TE/TM模式完全分离，同时被动器件工艺更简单、更节能、结构更简单、成本更低，且可实现光学集成，系统体积大大减小。

进一步地，当N=1且Δd _i ＞0时，该脊型波导的第一距离等于该脊型波导的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导的距离。

进一步地，第一铌酸锂薄膜脊型波导、第二铌酸锂薄膜脊型波导、以及脊型波导的宽度和高度相同，且当宽度为4.5μm，高度为3.5μm，脊型波导的长度是6mm时，第二距离的范围为0.6μm-1.6μm。

进一步地，当N＞1且Δd _i ＞0时，N条脊型波导平行、等间距排布。

进一步地，N条脊型波导的长度相等。

进一步地，以第一铌酸锂薄膜脊型波导的输入端为坐标原点，第一铌酸锂薄膜脊型波导的光传播方向为Y方向，N条脊型波导排布的方式包括各N条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值等于0、或者相邻2条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值相等且大于0。

进一步地，N=3，第一铌酸锂薄膜脊型波导和第二铌酸锂薄膜脊型波导之间依次设置第一脊型波导、第二脊型波导和第三脊型波导，第一脊型波导的第一距离与第三脊型波导的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导的距离相等，3条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值等于0、或者相邻2条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值等于1000μm，第一铌酸锂薄膜脊型波导、第二铌酸锂薄膜脊型波导、以及各脊型波导的宽度和高度相同，且宽度为1.5μm，高度为425nm，各脊型波导的长度是3mm时，第一脊型波导的第二距离的范围为0.3μm-1.1μm。

进一步地，N条按顺序依次排布的脊型波导中第一条脊型波导的第一距离与第N条脊型波导的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导的距离相等。

进一步地，通过COMSOL 数值模拟和Lumerical模拟，根据有效折射率确定第一铌酸锂薄膜脊型波导、第二铌酸锂薄膜脊型波导、以及各脊型波导的结构参数。

进一步地，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输入端通过光纤连接泵浦光源，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输出端通过光纤输出TM模偏振光，第二铌酸锂薄膜脊型波导通过光纤输出TE模偏振光。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器的原理框图；

图2是本发明基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器的结构图；

图3a是本发明实施例1偏振分束器的结构图；

图3b是本发明实施例1偏振分束器的TE/TM模式透过及耦合模拟图；

图4a是本发明实施例2偏振分束器的结构图；

图4b是本发明实施例2偏振分束器的TE/TM模式透过及耦合模拟图；

图5a是本发明实施例3偏振分束器的结构图；

图5b是本发明实施例3偏振分束器的TE/TM模式透过及耦合模拟图；

图中，1为第一铌酸锂薄膜脊型波导、2为第二铌酸锂薄膜脊型波导、3为脊型波导。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本发明说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本发明说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本发明的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

应理解，以下实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明提出一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其工作原理如图1所示，将一束含有TM模偏振和TE模偏振的泵浦光输入偏振分束器，偏振分束器将泵浦光的TM模偏振光和TE模偏振光进行分离。

本发明的主要构思在于，本发明的铌酸锂薄膜脊型波导采用微米级甚至是纳米级铌酸锂薄膜脊型波导，由于微米级铌酸锂薄膜脊型波导折射率差比同尺寸级别的传统RPE和钛扩散波导大，所以光束的束腰更小，光束缚能力更强。

基于该波导的特性对偏振分束器的结构进行设计，得到如图2所示的两根水平铌酸锂薄膜脊型波导和N条倾斜放置脊型波导的这种偏振分束器结构，将一束含有TM模偏振和TE模偏振的泵浦光（一般为45°偏振的泵浦光）通过透镜光纤进入一条水平铌酸锂薄膜脊型波导中，通过若干根倾斜的脊型波导3的倏逝耦合机理和效应，把TE模偏振耦合到另一根水平铌酸锂薄膜脊型波导中，同时保留TM模偏振，本发明通过波导间的倏逝耦合机理和效应的被动偏振分束器，不需要再套刻的电极制作，进而不需要电极及外电控，工艺更简单、更节能、结构更简单、成本更低。

本发明的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器如图2所示，包括：两根水平的铌酸锂薄膜脊型波导和N条倾斜放置的脊型波导3。建立三维坐标系为：以第一铌酸锂薄膜脊型波导1的输入端为坐标原点，第一铌酸锂薄膜脊型波导1的光传播方向为Y方向，两个铌酸锂薄膜脊型波导的光传输方向的平面内与Y方向垂直的方向为X方向，垂直于两个铌酸锂薄膜脊型波导光传输方向的平面的方向为Z方向。

其中，两根水平的铌酸锂薄膜脊型波导包括第一铌酸锂薄膜脊型波导1和第二铌酸锂薄膜脊型波导2，第一铌酸锂薄膜脊型波导1的输入端用于连接泵浦光源，第一铌酸锂薄膜脊型波导1的输出端用于输出TM模偏振光；第二铌酸锂薄膜脊型波导2与第一铌酸锂薄膜脊型波导1平行设置，且第二铌酸锂薄膜脊型波导2用于输出TE模偏振光。

N条倾斜放置的脊型波导3，其中N≥1，N条脊型波导3均设置在第一铌酸锂薄膜脊型波导1和第二铌酸锂薄膜脊型波导2之间，且N条脊型波导3的光传输方向处于第一铌酸锂薄膜脊型波导1和第二铌酸锂薄膜脊型波导2的光传输方向的平面内；这里的倾斜放置是指：当第i条脊型波导3的距离差值为Δd _i ，第i条脊型波导3的长度为d _i 时，满足0＜|Δd _i |＜d _i ，0＜i≤N。第i条脊型波导3的距离差值Δd _i 为第i条脊型波导3的第一距离减去第二距离的差值，第一距离为该脊型波导3的第一端与第一铌酸锂薄膜脊型波导1的距离，第二距离为该脊型波导3的第二端与第一铌酸锂薄膜脊型波导1的距离；第一端为靠近泵浦光源的一端，第二端为远离泵浦光源的一端。

第一铌酸锂薄膜脊型波导1的输入端通过光纤连接泵浦光源，第一铌酸锂薄膜脊型波导1的输出端通过光纤输出TM模偏振光，第二铌酸锂薄膜脊型波导2通过光纤输出TE模偏振光。

根据研究发现，Δd _i ＞0的偏振分束器的效果优于Δd _i ＜0的偏振分束器，因此，本发明主要基于Δd _i ＞0的偏振分束器进行分析。N条倾斜放置的脊型波导3主要包括N=1和N＞1两种情况。

当N=1且Δd _i ＞0时，该脊型波导3的第一距离等于该脊型波导3的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导2的距离。

当N＞1且Δd _i ＞0时，满足以下一个或多个条件：

N条脊型波导3平行、等间距排布（这里等间距排布包括在X方向等间距和/或Y方向等间距）；

N条脊型波导3的长度（长度为光传输方向）相等；

第一铌酸锂薄膜脊型波导1、第二铌酸锂薄膜脊型波导2、以及各脊型波导3的宽度（宽度为X方向，基于波导的横截面为梯形，这里的宽度一般指梯形波导的上边宽）和高度（高度为Z方向）相同；

N条按顺序依次排布的脊型波导3中第一条脊型波导3的第一距离与第N条脊型波导3的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导2的距离相等；

N条脊型波导3排布的方式包括各N条脊型波导3的第一端在Y方向的坐标差值等于0（也即等位排布）、或者相邻2条脊型波导3的第一端在Y方向的坐标差值相等且大于0（也即错位排布）。

本发明的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器的制作过程如下：

1. 基于光波导理论，运用COMSOL数值模拟和Lumerical模拟构建各波导的结构模型，根据有效折射率（有效折射率主要指对波导内部不同波长光斑模式的有效折射率，在软件模拟中输出的结果为TE/TM模式分束比和信噪比）确定第一铌酸锂薄膜脊型波导1、第二铌酸锂薄膜脊型波导2、以及各脊型波导3的结构参数；结构参数如波导宽度、高度（即脊型高度）、侧壁倾角等，最终设计出各波导的最优结构。

2. 将铌酸锂薄膜（铌酸锂薄膜中铌酸锂厚度是300nm-10μm）通过微纳加工工艺制作出最优铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器：通过实验探究EBL（电子束曝光）和ICP（电感耦合等离子体）刻蚀过程中影响波导表面粗糙度的主要因素，如电子束曝光剂量、光刻胶掩模的坚膜温度和时间、刻蚀气体的类型和流量以及刻蚀功率等，并在后续通过RCA溶液清洗、制备铌酸锂薄膜脊型波导结构。具体包括甩胶、曝光（UV紫外曝光、EBL）、显影、定影、ICP刻蚀等步骤。

3. 将铌酸锂薄膜脊型波导用电子束蒸发或等离子体沉积SiO₂作为保护层，然后进行切割、抛光。

4. 将铌酸锂薄膜脊型波导前端1耦合光纤，两个301、302后端耦合准直光纤，固定；

5. 进行封装和测试。

上述实施例中，通过软件模拟设计出各波导的最优结构，作为其他实施方式，也可以通过试验的方式确定各波导的最优结构，本发明对此不作限制。

上述实施例中，为了更好的集成，采用光纤的方式进行光的导入和导出，作为其他实施方式，在不考虑集成度的情况下，也可以采用其他可传输光信号的传输线，本发明对此不作限制。

以下以三个具体的实施例对本发明的偏振分束器的制作过程进行说明。

实施例1

设计如图3a、3b所示的2+1型偏振分束器：N=1且Δd _i ＞0，该脊型波导3的第一距离等于该脊型波导3的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导2的距离，并通过模拟计算出最优结构：第一铌酸锂薄膜脊型波导1、第二铌酸锂薄膜脊型波导2、以及脊型波导3的宽度和高度相同，且当宽度为4.5μm，高度为3.5μm，脊型波导3的长度是6mm时，第二距离的范围为0.6μm-1.6μm；

将铌酸锂薄膜通过甩胶、双重紫外曝光、显影、定影和ICP刻蚀等步骤制作成最优铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器结构；

将铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器结构沉积SiO₂保护层，然后进行切割、抛光；

将铌酸锂薄膜脊型波导前端耦合光纤，两个后端耦合准直光纤，固定；

5.进行封装和测试。

实施例2

1.设计如图4a、4b所示的等位分布的2+3型偏振分束器，同时满足当N＞1且Δd _i ＞0时的前四个条件，并通过模拟计算出最优结构：N=3，第一铌酸锂薄膜脊型波导1和第二铌酸锂薄膜脊型波导2之间依次设置第一脊型波导、第二脊型波导和第三脊型波导，3条脊型波导3的第一端在Y方向的坐标差值等于0，第一铌酸锂薄膜脊型波导1、第二铌酸锂薄膜脊型波导2、以及各脊型波导3的宽度为1.5μm，高度为425nm，各脊型波导3的长度是3mm时，第一脊型波导的第二距离的范围为0.3μm-1.1μm；

2.将铌酸锂薄膜通过甩胶、EBL曝光、显影、定影和ICP刻蚀等步骤制作成最优铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器结构；

3.将铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器结构沉积SiO₂保护层，然后进行切割、抛光；

4.将铌酸锂薄膜脊型波导前端耦合光纤，两个后端耦合准直光纤，固定；

5.进行封装和测试。

实施例3

1.设计如图5a、5b所示的错位分布的2+3型偏振分束器，同时满足当N＞1且Δd _i ＞0时的前四个条件，并通过模拟计算出最优结构：N=3，第一铌酸锂薄膜脊型波导1和第二铌酸锂薄膜脊型波导2之间依次设置第一脊型波导、第二脊型波导和第三脊型波导，相邻2条脊型波导3的第一端在Y方向的坐标差值等于1000μm，第一铌酸锂薄膜脊型波导1、第二铌酸锂薄膜脊型波导2、以及各脊型波导3的宽度为1.5μm，高度为425nm，各脊型波导3的长度是3mm时，第一脊型波导的第二距离的范围为0.3μm-1.1μm。

2.将铌酸锂薄膜通过甩胶、EBL曝光、显影、定影和ICP刻蚀等步骤制作成最优铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器结构；

3.将铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器结构沉积SiO₂保护层，然后进行切割、抛光；

4.将铌酸锂薄膜脊型波导前端耦合光纤，两个后端耦合准直光纤，固定；

5.进行封装和测试。

偏振分束器的两个主要的指标是分束比和信噪比。上述实施例1-3分别得到的偏振分束器TE/TM模式透过和耦合输出比例及信噪比如表一所示：

表一

从表一可以看出，本发明的偏振分束器TE/TM模式分束比最高可达98.2%，信噪比最高可达27 dB。相比传统的电极调制的主动偏振分束器、以及RPE和钛扩散波导偏振分束器的TE/TM模式分束比和信噪比更高，且不需要额外通电，并且可实现TE/TM模式完全分离。

综上所述，本发明设计制作出铌酸锂薄膜脊型波导偏振分束器，采用光纤输入泵浦光，光纤输出纠缠源，大大增加了集成化，体积大大减小；该偏振分束器为被动器件系统，相比传统的电极调制的主动偏振分束器不需要额外通电，且可以实现TE/TM模式完全分离，同时被动器件工艺更简单、更节能、结构更简单、成本更低，且可实现光学集成，系统体积大大减小。本发明偏振分束器可通过耦合前后准直光纤作为独立被动器件，也可在集成光学中作为其中器件之一。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，包括：

第一铌酸锂薄膜脊型波导，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输入端用于连接泵浦光源，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输出端用于输出TM模偏振光；

第二铌酸锂薄膜脊型波导，第二铌酸锂薄膜脊型波导与第一铌酸锂薄膜脊型波导平行设置，且第二铌酸锂薄膜脊型波导用于输出TE模偏振光；

N条脊型波导，N≥1，N条脊型波导均设置在第一铌酸锂薄膜脊型波导和第二铌酸锂薄膜脊型波导之间，且N条脊型波导的光传输方向处于第一铌酸锂薄膜脊型波导和第二铌酸锂薄膜脊型波导的光传输方向的平面内；其中，第i条脊型波导的距离差值为Δd _i ，第i条脊型波导的长度为d _i ，且0＜|Δd _i |＜d _i ，0＜i≤N，第i条脊型波导的距离差值Δd _i 为第i条脊型波导的第一距离减去第二距离的差值，所述第一距离为该脊型波导的第一端与第一铌酸锂薄膜脊型波导的距离，所述第二距离为该脊型波导的第二端与第一铌酸锂薄膜脊型波导的距离；所述第一端为靠近泵浦光源的一端，所述第二端为远离泵浦光源的一端；第一铌酸锂薄膜脊型波导、第二铌酸锂薄膜脊型波导以及位于它们之间的N条脊型波导均为直波导。

2.根据权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，当N=1且Δd _i ＞0时，该脊型波导的第一距离等于该脊型波导的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导的距离。

3.根据权利要求2所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，第一铌酸锂薄膜脊型波导、第二铌酸锂薄膜脊型波导、以及脊型波导的宽度和高度相同，且当宽度为4.5μm，高度为3.5μm，脊型波导的长度是6mm时，第二距离的范围为0.6μm-1.6μm。

4.根据权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，当N＞1且Δd _i ＞0时，N条脊型波导平行、等间距排布。

5.根据权利要求1或4所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，N条脊型波导的长度相等。

6.根据权利要求1或4所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，以第一铌酸锂薄膜脊型波导的输入端为坐标原点，第一铌酸锂薄膜脊型波导的光传播方向为Y方向，N条脊型波导排布的方式包括各N条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值等于0、或者相邻2条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值相等且大于0。

7.根据权利要求6所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，N=3，第一铌酸锂薄膜脊型波导和第二铌酸锂薄膜脊型波导之间依次设置第一脊型波导、第二脊型波导和第三脊型波导，第一脊型波导的第一距离与第三脊型波导的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导的距离相等，3条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值等于0、或者相邻2条脊型波导的第一端在Y方向的坐标差值等于1000μm，第一铌酸锂薄膜脊型波导、第二铌酸锂薄膜脊型波导、以及各脊型波导的宽度和高度相同，且宽度为1.5μm，高度为425nm，各脊型波导的长度是3mm时，第一脊型波导的第二距离的范围为0.3μm-1.1μm。

8.根据权利要求1或4所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，N条按顺序依次排布的脊型波导中第一条脊型波导的第一距离与第N条脊型波导的第二端与第二铌酸锂薄膜脊型波导的距离相等。

9.根据权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，通过COMSOL 数值模拟和Lumerical模拟，根据有效折射率确定第一铌酸锂薄膜脊型波导、第二铌酸锂薄膜脊型波导、以及各脊型波导的结构参数。

10.根据权利要求1所述的基于铌酸锂薄膜脊型波导的偏振分束器，其特征在于，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输入端通过光纤连接泵浦光源，第一铌酸锂薄膜脊型波导的输出端通过光纤输出TM模偏振光，第二铌酸锂薄膜脊型波导通过光纤输出TE模偏振光。

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