Динамический регулируемый на основе жидких кристаллов поляризационный преобразователь обладает преимуществами большой амплитуды модуляции и низким энергопотреблением, что имеет важное исследовательское значение для интегрированных систем на чипе. Однако существующие поляризационные преобразователи на основе жидких кристаллов имеют большие потери передачи и трудности с ориентацией молекул жидких кристаллов. В связи с этим в статье предложен поляризационный преобразователь на основе плоского оптического волновода с жидкокристаллическим покрытием. Во-первых, на основе анизотропии жидких кристаллов и теории четырехслойного волновода построена аналитическая модель поляризационного преобразования, учитывающая физические характеристики плоского волновода с жидкокристаллическим покрытием, выяснена внутренняя механика поляризационного преобразования, связанная с полевым вращением молекул жидких кристаллов, вызывающим внутри волновода связь мод. Затем путем точного решения постоянных распространения и распределения светового поля связанных мод волновода предложен метод анализа поляризационного преобразования, подходящий для плоских оптических волноводов с жидкокристаллическим покрытием, выведены теоретические формулы эффективности поляризационного преобразования и минимальной длины преобразователя, исследованы закономерности влияния связи мод на эффективность преобразования. Наконец, путем комплексной оптимизации параметров слоев волновода получен набор параметров устройства с высокой эффективностью преобразования поляризации, проанализировано влияние толщины сердцевины, толщины ориентационного слоя и отклонения длины электрода на эффективность преобразования. Результаты показывают, что разработанный в работе поляризационный преобразователь на основе плоского волновода с жидкокристаллическим покрытием может обеспечить непрерывную настройку эффективности преобразования в диапазоне от 0% до 99.98% при изменении напряжения привода на 0,2 В.

жидкие кристаллы;оптический волновод;поляризационный преобразователь