液晶を用いた動的可変偏光変換器は、大きな変調幅と低消費電力という利点を持ち、チップ上集積システムにおいて重要な研究意義があります。しかし、従来の液晶偏光変換器は伝送損失が大きく、液晶分子の配向が難しいという問題があります。そこで本稿では、液晶包層平板光導波路に基づく偏光変換器を提案します。まず、液晶の異方性と4層導波路理論に基づき、液晶包層平板光導波路の物理特性を満たす偏光変換解析モデルを構築し、偏光変換が液晶分子の電場誘起回転による導波路内モード結合に起因する内在的なメカニズムであることを明らかにしました。その後、結合状態にある導波路モードの伝搬定数と光場分布を精密に解き、液晶包層平板光導波路に適した偏光変換解析手法を提案し、偏光変換効率および最小変換長の理論式をまとめ、モード結合が偏光変換効率に与える影響の規則性を把握しました。最後に各層導波路パラメータを総合的に最適化し、高い偏光変換効率を実現できるデバイスパラメータの組み合わせを得て、コア厚さ、配向層厚さおよび電極長のずれが変換効率に与える影響を分析しました。結果として、本稿で設計した液晶包層平板光導波路偏光変換器は、0.2 Vの駆動電圧変化により0%～99.98%の連続可変変換効率を実現できることを示しました。

液晶;光導波路;偏光変換器