Design, fabrication and characterization of a three dimensions power splitter in written waveguides in Lithium Niobate by fs laser

Abstract

En este trabajo presentamos un divisor de haz micro-mecanizado en tres dimensiones (3D) con estructuras de guías de onda tipo II, en un cristal de Niobato de Litio utilizando escritura con láser de femtosegundos. No han sido reportados circuitos fotónicos con esta funcionalidad utilizando guías de onda Tipo II. Además, en este trabajo mostramos las principales características de estos circuitos ópticos 3D a partir del acople de luz láser en los diseños. En particular analizamos la relación de las señales de entrada/salida en el formato 1x4, para cada una de las ramas del divisor. Asimismo, testeamos las señales (salida/entrada) en configuración 4x1 de cada dispositivo fabricado, al utilizarlo como combinador. Actualmente la escritura láser ocupa un lugar predominante en el desarrollo de prototipos de distintos elementos y dispositivos fotónicos integrados para variadas aplicaciones. La implementación de sistemas diseñados mediante arquitecturas tridimensionales permitirá una mayor integración y multiplexación de distintos sensores basados en fotónica integrada dentro de un mismo dispositivo.

In this work we present a beam splitter micromachined in three dimensions (3D) with type II waveguide structures made in a Lithium Niobate crystal by using femtosecond laser writing technique. Photonic circuits with this functionality have not been reported using type II waveguides. In addition, in this work we show the main characteristics of these 3D optical circuits from coupling laser light in the designs. In particular, we analyse the relationship of the input/output signals in the 1x4 format, for each of the branches of the splitter. We also test the output/input signals in a 4x1 configuration of each manufactured device. Currently, laser writing occupies a predominant place in the development of prototypes of different integrated photonic elements for several applications. The implementation of the designed systems using three-dimensional architectures will allow greater integration and multiplexing of different sensors based on integrated photonics within the same device.