光的偏振态是光最基本的属性之一，对光偏振态的灵活控制在光学基础研究与应用研究中具有重要意义。一般地，改变光的偏振态，控制光的偏振传输可以由双折射材料、波片、以及偏振分束棱镜等元器件实现。针对光纤中光偏振态的传输控制，迄今为止还没有一类全光纤型耦合器能实现光的偏振分束与偏振旋转。

近期，武汉光电国家研究中心光电子器件与集成功能实验室的方良博士与王健教授提出了一种新型的全光纤型的耦合器，基于矢量模耦合的偏振依赖（如图1(a)-1(c)）与偏振隔离特性，能够实现全光纤型的偏振分束与任意偏振旋转功能。

图1

我们在传统的光纤定向耦合器纤芯中间嵌入高折射率对不比环芯（如图1(d),1(e)）。耦合器其中一路的基模光场通过环芯中的矢量模辅助过渡耦合到另一路。由于基模与矢量模耦合具有内秉的偏振依赖与偏振隔离特性（见前期论文：L. Fang and J. Wang, “Full-vectorial mode coupling in optical fibers,” IEEE J. Quantum Electron. 54(2), 6800207 (2018）），针对TM01或TE01矢量模辅助耦合，过渡耦合只允许特定偏振的基模耦合过去，其正交偏振态被锁死（如图2）。若环芯与两单模纤芯呈直角分布，被过渡耦合的基模会旋转偏振态，从而实现偏振分束并旋转。进一步，若采用HE21矢量模辅助耦合，由于圆对称性，其奇偶分量是简并的，所以偏振旋转对任意偏振输入都会将其旋转90度，实现全维度的偏振旋转功能（如图3）。原有的各类光纤耦合器能对光的功率，波长（频率）与模式进行操控，这里提出的新型耦合器结构，能完成对光的另外一个自由度——光的偏振态的灵活操控，进一步拓展了光纤耦合器对光传输的控制功能。

图2

图3

该成果以标题为“All-fiber polarization beam splitting and rotating based on vector-mode-assisted coupling”的论文于2018年6月11日发表在Optics Express上。该项工作得到了湖北省自然科学基金2018CFA048、牛顿高级访问学者基金、国家自然科学基金（61761130082、11574001、11774116)、国家973基础研究计划2014CB340004、万人计划青年拔尖奖励计划、华中科技大学学术前沿青年项目的资助。

文章链接：https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-26-12-15124&origin=search