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片上增强的电光克尔效应用于操控光学轨道角动量模式

DOI：10.1088/2040-8986/ab8e9f 期刊：Journal of Optics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 利用携带高阶轨道角动量（OAM）的模式通过信道化带宽实现模式分复用（MDM）技术，可提升通信系统容量。此外，基于OAM的高维量子密钥分发（QKD）加密信道能提高传输速率与安全性。此类应用中，对空间分布（此处指OAM）模式进行模式选择性操控是实现MDM与QKD网络的关键功能。本文提出一种新型多功能芯片设计方案，该芯片配置于Y切割周期性极化铌酸锂（PPLN）光子线波导中。该集成光学器件可作为数据调制在高阶OAM=±2?模式上的空间模式转换器，其转换原理是通过两个连续PPLN区段中分解引导模式的相位失配级联偏振耦合相互作用来增强电光（EO）克尔效应。该器件具有高纯度（91%）和低电压（<14.6V）特性，使其能与OAM基MDM及QKD系统中适用的商用调制器兼容运行。
作者： S. Faezeh Mousavi，Rahman Nouroozi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种新型多功能设计的芯片，该芯片采用Y切割周期性极化铌酸锂（PPLN）光子线结构，用于实现高阶轨道角动量OAM=±2?模式上调制数据的空间模式转换，从而提升通信系统的容量与安全性。

研究成果

所提出的集成光学调制器成功以高纯度（91%）和低电压（<14V）操控高阶OAM=±2?空间模式，符合实际MDM与QKD通信系统要求。该器件设计使其能在偏振相关模式选择波长转换器等多种OAM模式适用操作后连续运行。

研究不足

所提出的调制器在850纳米波长以外（如C波段）的效率和适用性，需要通过优化器件尺寸来引导具有适宜损耗系数的分解模式。

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