偏振控制器件主要有偏振分束\合束器和偏振旋转器两种：偏振分束\合束器实现不同偏振态的光的分离和合束；而偏振旋转器则实现两种不同偏振态之间的转化，如将波导中的TE模转换为TM模。偏振控制器件在集成光路中有非常重要的应用，例如构建偏振分集系统以实现偏振不敏感器件，实现偏分复用以期在现有光纤光缆的基础上大幅提高传输速率等。由于在集成光路中实现难度较大和广泛的应用前景，偏振控制已成为了现今硅基光子学研究的热点之一。

偏振控制器件的应用之一就是利用偏振分集技术在集成光路上实现偏振不敏感器件。集成光路（photonic integrated circuits，简称PICs）是将传统的分立光学器件，通过平面化、微型化后，组合在一块半导体基片上形成的光学系统。与现有的分立器件相比，PICs可以实现高速度、大容量的信息处理。然而，非对称的波导结构和加工的不精确使波导中TE和TM模的传播特性产生很大的不同，直接导致了PICs性能的退化。为了解决这一问题，研究者提出了偏振分集的概念。实现偏振分集的核心单元主要有偏振分离器和偏振旋转器。偏振分离器将从光纤耦合进PIC的偏振态随机的光信号中的TM和TE模分离后，两个偏振态的光分别进入两个波导，之后其中的一路信号光经过偏振旋转器。偏振旋转器将其中一个模进行旋转后，得到的两路信号光便具有了相同的偏振态，进而可以用相同的处理光路对两路信号进行处理，而不需要担心传播特性的不同导致性能退化。

 偏振控制器件的原理主要基于波导光学，通过计算不同结构的波导中本征模之间的耦合效率，调节波导结构参数等，便可实现基本结构的确立。然而，在最终确定参数之前，还需要有FIMMWAVE、COMSOL等仿真软件对设计的器件进行仿真模拟，调节参数的大小以确定最终的器件参数。器件参数确定后，利用Ledit等软件画出版图，经过电子束曝光、刻蚀等流程，一个偏振控制器件便可以制作出来。

由于偏振控制器件对PICs性能巨大的提升作用，同时可以实现偏分复用等未来超大容量光通信的核心技术，在高密度光电集成中占有重要的地位，国内外很多科研机构都对这类器件进行了深入研究。国外的研究机构主要有麻省理工学院、加州大学圣塔芭芭拉分校、哈佛大学以及日本电报电话公司（NTT）等，国内主要有浙江大学、吉林大学、XX科技大学和中科院半导体研究所等。现阶段设计或制作的偏振控制器件长度由610nm到100um不等，能够满足集成度的要求；消光比则是从10dB到30dB不等。但是，由于加工误差的影响，现阶段能够投入实用的器件还很少，随着PICs研究的高速发展，人们对偏振控制器件的需求也越来越紧迫。

本课题组在偏振控制器件的研究方面具有良好的研究基础，目前正在深入开展研究。