偏振调控器件是光子集成电路中必不可少的一环，尤其是在铌酸锂薄膜（TFLN）上，其强烈的双折射效应决定了TFLN器件对于偏振的高敏感性。偏振分束旋转器（PSR）是TFLN上最为重要的偏振分集器件，因为它可以将光纤中的TM偏振能量旋转成TE偏振并分束输出。然而，目前被报道的所有关于TFLN片上PSR器件尽管在消光比、带宽等方面性能优越，然而其器件尺寸大小均都超过了400 µm，有的甚至到达了毫米量级，这不符合集成光子器件日趋小型化、高密度集成化的发展趋势，且由于其过长的器件尺寸，插入损耗不可避免的升高。

针对此问题，我们结合了绝热波导锥与定向耦合器结构，在TFLN上提出了一种紧凑的偏振旋转分束方案，器件仅需一步电子束曝光光刻辅助干法刻蚀工艺即可制备，器件有效长度仅仅240 µm，为目前报道中最短的PSR，TE与TM偏振插入损耗分别仅为0.91 dB与0.38 dB。相比于其他基于TFLN的片上PSR工作，我们的器件不仅大大缩短了长度，还保证了器件的高消光比，在1520-1570 nm波长范围内，TE与TM偏振消光比分别超过了26.6 dB与10.6 dB，在1544 nm波长处的PER同时超过了30 dB。此PSR器件不仅能够解决光子集成系统中偏振失配问题，还能够高效地应用于光子芯片上的偏振复用与偏振调控系统，将成为未来LNTF上光子集成回路中不可或缺的组成部分。

下图中，图1（a）（b）（c）分别为器件结构图、波导截面图与俯视图。图2为器件模拟分束效果图；图3（a）（b）分别为器件在光镜下与扫描电子显微镜下表征图；图4（a）为红外CCD观察在不同偏振输入下的输出光斑图（b）为实验测试器件消光比与带宽性能结果。

图1 （a）器件结构图（b）波导截面图（c）器件俯视图

图2 器件模拟分束效果图

图3 器件（a）光镜（b）扫描电子显微镜表征图

图4 （a）不同偏振输入下红外CCD输出光斑图像（b）器件消光比与带宽性能

该成果发表在“Yinan Wu, Xuerui Sun, Xiaotian Xue, Hao Li, Shijie Liu, Yuanlin Zheng, and Xianfeng Chen, Compact Adiabatic Polarization Splitter-Rotator on Thin-Film Lithium Niobate, Journal of Lightwave Technology, 42(7), 2429-2435 (2024)”。