研究目的
在绝缘体上硅（SOI）平台上设计并制造一种与CMOS工艺兼容的偏振旋转分束器（PRS），该器件能同时实现光子集成电路中的偏振分束与旋转功能，解决双折射及集成化难题。
研究成果
所提出的偏振分束旋转器（PRS）在C波段范围内，对TE0输入模式实现了低于-30 dB的消光比和小于1 dB的额外损耗；对TM0输入模式则达到低于-10 dB的消光比与小于1.5 dB的额外损耗，展现出有效的偏振处理能力，且可通过附加滤波器或结构优化实现进一步性能提升。
研究不足
该器件占用面积相对较大（约250微米），制造误差（如侧壁粗糙度）会导致散射损耗，且TM0输入的消光比不理想（低于-10分贝），表明模式转换效率和耦合方面仍有改进空间。
1：实验设计与方法选择：
采用双级锥形结构实现TM0模向TE1模的模式演化，并通过非对称定向耦合器（ADC）进行模式选择性耦合。使用三维时域有限差分法（3D-FDTD）进行设计优化。
2：样品与数据来源：
器件制备于硅厚度0.22微米、埋氧层3微米的绝缘体上硅（SOI）晶圆。输入光来自波长范围1527.5至1567.5纳米的可调谐激光器。
3：22微米、埋氧层3微米的绝缘体上硅（SOI）晶圆。输入光来自波长范围5至5纳米的可调谐激光器。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：SOI晶圆、电子束光刻制备、等离子体增强化学气相沉积法生长SiO2包层、可调谐激光器、偏振控制器、硅反锥耦合器、光功率计、单模光纤。
4：实验流程与操作步骤：
将光耦合入芯片后调节正交偏振态（TE与TM），测量直通端与交叉端输出功率，并以参考波导归一化处理以消除耦合损耗影响。
5：数据分析方法：
通过传输光谱分析，结合仿真与实验数据对比计算消光比（ER）和额外损耗（EL）。
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3D-FDTD software
Lumerical
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Simulation tool for calculating mode field profiles and optimizing device design
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SOI wafer
Substrate for fabricating the device
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Electron-beam lithography
Fabrication method for patterning the device
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Plasma-enhanced chemical vapor deposition
Method for depositing SiO2 cladding
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Tunable laser
Generates input light at specific wavelengths
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Polarization controller
Adjusts input light to orthogonal linear polarizations (TE and TM)
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Silicon inverse taper
Couples light into the chip
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Optical power meter
Measures output power at through and cross ports
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Single-mode fiber
Used for coupling light and measuring output
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