近年来，新兴的铌酸锂薄膜（LNOI）技术受到了人们的重点关注。它为铌酸锂的优异特性的片上集成以及铌酸锂基集成光学提供了独特的平台，是光学领域的一项变革性技术。因为LNOI片上集成光学可实现高密度集成光路以及微型化器件，在未来将广泛应用于光学信息处理、光芯片和集成非线性光学，这得益于铌酸锂材料的多功能性以及脊型波导结构的高折射率对比度。其重大的应用前景激发了人们对LNOI上多功能器件的广泛研究，例如基于LNOI的片上电光器件可表现出极佳的性能，将是未来光通信、光电信息处理领域中的核心器件。

图1：周期性极化铌酸锂薄膜(PPLNOI)脊型波导器件的概念图

我们利用周期性极化铌酸锂薄膜(PPLNOI)脊型波导演示了一种片上Solc型高性能电光器件。与以往不同的是，我们通过晶体邦定和化学机械研磨的方法直接将周期性铌酸锂晶体(PPLN)制成微米厚度PPLNOI晶片，再通过高精度金刚石划片法制成脊型波导。通过Solc型原理，线偏振入射光在脊型波导中满足准相位匹配(QPM)条件时可以实现TE/TM模式之间的耦合，从而实现输出光偏振的电压控制。这一原理的好处是输出光始终是保持线偏振，偏振旋转角度与所加载电压呈线性关系，是一种电控偏振旋转器。同时由于QPM条件的波长选择性，我们同时还演示了波长滤波器特性，其好处是这种滤波特性可以通过电压开启关闭。

图2：测试PPLNOI脊型波导器件的原理和实物图

我们的器件经过测试达到了13Vcm的调制电压长度积，未来还可进一步降低其半波电压。同时小信号调制响应速率超过了100MHz (3 dB响应带宽125MHz)。并且其工作波长可通过内置的TEC芯片进行温度调谐。由此，借助LNOI平台和脊型波导结构，我们成功研制了一种基于PPLNOI脊型波导结构的片上Solc型器件，实现了一种低电压、高速工作的模式转换器。结果表明，该方案在集成器件的偏振旋转和波长滤波中都将具有良好的应用前景。

该成果发表在Tingting Ding, Yuanlin Zheng, and Xianfeng Chen, On-chip Solc-type polarization control and wavelength filtering utilizing periodically poled lithium niobate on insulator (PPLNOI) ridge waveguide, J. Lightwave Technol. 37(4), 1296-1300 (2019).