随着光通信产业和光互联技术的高速发展，具有高调制速率且易集成的小尺寸电光调制器件研究越来越重要。提出了一种以硅绝缘体（SOI）材料为基底的光子晶体纳米梁腔（PCNC）反射壁下载型电光调制器。信号光经过主线波导后首先被锥形波导耦合进一维光子晶体纳米梁腔中，然后进入下载波导并输出。优化主线波导与下载波导中反射圆孔的位置与个数，可以提高器件的整体透射率。纳米梁腔采用圆孔形渐变孔径，使得光束更好地被束缚在腔内。同时，在纳米梁腔两侧引入掺杂以形成PN结，施加较低偏压以改变纳米梁腔的谐振波长，从而实现工作波长光信号的“通”“断”调制。运用三维时域有限差分（3D‐FDTD）法对调制器的光学特性和电学性能进行仿真分析。结果表明，该电光调制器可以实现波长为1550.01 nm的光信号调制，调制电压仅为1.2 V，插入损耗为0.2 dB，消光比为24 dB，面积仅为54 μm²，调制速率为8.7 GHz，调制带宽为122 GHz，调制速率下的能耗仅为4.17 pJ/bit。所提出的电光调制器结构紧凑，性能优异，有望应用于高速大容量光通信系统和集成硅光子技术等领域。

提出一种用于密集波分复用系统的光子晶体光分插复用器，该器件为由一个光子晶体Aubry-André-Harper（AAH）谐振腔、一个光子晶体AAH反射腔以及两个光子晶体波导组成的三端口反射腔型光分插复用器。基于耦合模理论建立该结构模型，推导理论谱线并分析决定其传输性能的关键参数，根据理论结果指导基于三维时域有限差分法的仿真设计，得出器件的性能参数。仿真结果表明，该器件可以在1556.2 nm和1555.4 nm的工作波长下实现光波的上/下载功能。光子晶体AAH反射腔和锥形结构减小了光波在主波导上的泄漏和端口处的模式失配损耗，使得插入损耗与各端口串扰分别小于0.51 dB和-29.54 dB。所使用的AAH腔具有高Q值的特性，输出谱线的线宽仅为0.2 nm，尺寸仅为 19.35μm×13.33μm。该器件结构紧凑且简单，支持双信道分插复用，易扩展信道，可应用于密集波分复用/解复用器件，在大规模集成的高容量光通信系统领域中具有重要的应用价值。

针对目前电光调制器插入损耗高的问题，提出了一种基于宽度调制(WM)型谐振腔的光子晶体电光调制器。该器件由输入端纳米线波导、硅基光子晶体波导和WM型谐振腔组成，前二者的连接处采用锥形结构，用于减少2种波导之间的级联损耗。根据时域耦合模理论与等离子体色散效应，采用WM型谐振腔和PN掺杂结构实现对横电(TE)模的调制，并应用二维时域有限差分法对其性能进行仿真分析。仿真结果表明：该器件在调制电压为1.24 V时可以实现中心波长为1553.91 nm的TE模窄带通断调制功能；在工作波长为1550~1560 nm时的插入损耗为0.16 dB，消光比为19.73 dB，调制深度为0.9894，Q值达1.5×104，尺寸约为20 μm×9 μm。

提出了一种硅基电光调制与模分复用的集成器件,该集成器件的电光调制模块由硅基光子晶体波导和宽度调制(WM)型谐振腔组成,模分复用模块由硅基非对称平行纳米线波导组成。光子晶体波导和纳米线波导的连接处采用锥形结构,用于减少两种波导之间的级联损耗。根据时域耦合模理论与等离子体色散效应,采用WM型谐振腔和PN掺杂结构实现了对TE0模式的调制。根据横向耦合模理论,采用非对称平行纳米线波导实现了TE0模向TE1模的转换。应用二维时域有限差分法(2D-FDTD)对其性能进行仿真分析,结果表明,该集成器件在调制电压为1.24 V时,可以实现中心波长为1553.91 nm的TE0模和TE1模的窄带通断调制及复用功能,插入损耗小于0.46 dB,消光比为19.73 dB,调制深度为0.9894,高品质因数Q值达1.5×10 ⁴,信道串扰小于-14.66 dB。该集成器件的结构紧凑,尺寸约为54 μm×22 μm,这对提高系统集成度、提升光通信网络容量具有重要意义。

设计了一种基于纳米线波导和一维光子晶体纳米梁腔的模分-波分混合解复用器,该器件由波分解复用(WDM)和模分解复用(MDM)两部分组成。其中,波分解复用部分由两个一维光子晶体纳米梁腔构成,模分解复用部分采用硅基纳米线波导结构。利用三维时域有限差分法,计算分析了该混合解复用器的性能参数。结果表明,该器件可以在波长1570.0 nm和1573.2 nm处实现基模(TE0)和一阶模(TE1)四个信道的解复用功能,插入损耗小于0.37 dB,信道串扰小于-18.4 dB,自由光谱范围可以达到400 nm。该混合解复用器可以应用于模分-粗波分复用系统中。

提出了一种用于电光调制和粗波分复用的片上集成器件。该集成器件的电光调制器模块和粗波分复用器模块都是由硅基光子晶体波导和L3型谐振腔组成,两个模块间采用硅基光子晶体波导连接。该器件根据等离子体色散效应,采用L3型谐振腔和PN结实现了对波长的调制;根据微腔与波导的直接耦合理论,采用L3型谐振腔结构实现了滤波。利用基于三维时域有限差分法(3D-FDTD)的Lumerical软件对其进行仿真分析,结果表明该集成器件在工作波长1530 nm和1550 nm下均可以先完成各自的电光调制再进行双通道波长的复用。该器件在工作波长1530 nm和1550 nm下的插入损耗分别为0.70 dB和0.95 dB,消光比分别为20.97 dB和22.05 dB,调制深度均为0.99,信道串扰分别为-29.05 dB和-27.59 dB,器件尺寸仅为17.83 μm×17.3 μm×0.22 μm。该集成器件结构紧凑,易于集成,可应用于高速大容量波分复用光通信系统。

提出了一种基于光子晶体和纳米线波导的马赫-曾德尔型调制器.该调制器由硅基光子晶体平板波导、纳米线波导和光子晶体多模干涉耦合器(MMI)构成。在光子晶体与纳米线波导连接处采用了锥型结构，用于减少模式失配造成的损耗。利用时域有限差分法(3D-FDTD)进行仿真分析，结果表明，该调制器在工作波长1550 nm下的插入损耗为0.3 dB，消光比为15.1 dB，器件尺寸仅46 μm×8 μm×0.22 μm，调制带宽可以达到68 GHz，且工作区域覆盖了以1551 nm为中心波长20 nm的通信波段。该调制器结构紧凑，易于集成，可应用于高速光通信系统。