提出了一种利用自准直效应基于TM模式二维光子晶体的1×5光分束器。该结构由两个环形谐振腔级联而成,每个环形谐振腔有4个可改变介质柱半径的分光镜。首先运用多光束干涉原理分析光分束器中各个端口的透射谱,按照设置的比例对8个分光镜进行合适的组合,自准直光束即可从5个出口出射,达到1×5分束器的效果;然后利用时域有限差分软件方法来对数值进行模拟,其结果和理论值吻合地较好。该结构尺寸较小,自由光谱范围大,在未来的高密度集成光路中会有较好的应用前景。

基于菲涅耳衍射理论分析了畴腐蚀二维周期结构掺镁铌酸锂晶体光分束器的泰伯效应，对光分束器不同占空比D及泰伯分数β条件下的近场光衍射自成像进行了数值模拟研究。设计并制备了不同占空比的畴腐蚀掺镁铌酸锂晶体光分束器，并对其进行了分数泰伯光衍射自成像的实验研究，得到了不同泰伯分数β条件下的近场光衍射强度分布。结果表明，当光分束器占空比D=52%、泰伯分数β=2时，近场衍射自成像效果最佳，实验结果与理论研究结果相符。

报道了一种基于空气孔型光子晶体自准直环形谐振腔1×4光分束器。其结构由4个改变空气孔半径的分光镜组成。首先运用多光束干涉原理分析光分束器各个端口的透射谱,通过分光镜的合适组合,自准直光就可以按照设定的比例从各出口出射。再利用编写的二维时域有限差分程序进行数值模拟计算,其结果和理论值很好地吻合。该结构具有尺寸小、自由光谱范围大、硅基等优点,有望应用于未来的高密度集成光路中。

设计并优化了基于金属狭缝填充非线性材料的光分束器。利用时域有限差分法，数值模拟 850 nm TM波经填充非线性光学材料 InGaAsP的亚波长银薄膜狭缝结构的光分束特性，结果表明：仅仅通过调整金属狭缝宽度、数量或排列顺序，便可调制该光分束器输出端口数量或能量分布；改变入射光强，可动态调控输出端口数量。设计的七缝对称结构具有 1×5对称光分束特性。该器件具有动态可调、结构相对简单、输出端口较多等特点，在微纳光子集成和光通信中有潜在应用价值。

将五光子晶体单模波导平行、邻近放置构成定向耦合器,依据自映像原理,数值分析了输入光场对称入射时,该系统中光的传播行为。基于此结构,设计了1×3光分束器,其器件长度可短至14.26 μm。仅仅通过对称地改变耦合区中两个介质柱的有效折射率,使光场在横向发生重新分布,便可实现输出能量的均分或自由分配。通过非对称地改变耦合区中的一个介质柱,可实现3个输出端的输出能量的自由分配。该光分束器具有微小尺寸和各输出端输出能量的比例可自由调制的特点,在未来集成光回路中具有广泛的应用价值。

提出了一种基于达曼光栅的动态光耦合器,通过控制装置中达曼光栅位移参量,可实现入射光束的分束或合束以及两者之间的动态转换。适当选择达曼光栅类型可实现任意N×M的动态光耦合。实验中以1550 nm光波长为例,对1×8达曼动态光耦合器进行测量,测得其实现光开关功能时插入损耗为0.43 dB,实现光分束功能时均匀性达到0.03,单路插入损耗均值为10.5 dB。该实验装置易于调节、体积小、能耗低,且关键元件达曼光栅制作工艺成熟,易于批量化生产。特别是在实现中大规模光交换阵列时,该方案就具有更明显的优越性,有实用意义。

三维集成光分束器在保持二维集成光学器件的可靠性和结构稳定性的基础上，有效扩大了单个芯片上的通信信道数，增加了集成密度，缓和了二维平面结构输入输出困难等问题。文章对三维集成光分束器的研究进展进行了概述，详细介绍了已有的三维集成光分束器的结构及制作方法，并对其性能进行了比较。最后，展望了三维集成光分束器的应用前景。

设计制作了基于单光子量子随机性的二进制随机数发生器,通过50/50光分束器的光子流被其后的单光子探测器记录下光子路径,经高速电路和计算机数据采集系统转换为二进制随机数流,目前实验中随机数采集速率达100 Kbit/s,本文采用延迟符合计数法来克服探测器暗计数的影响.使暗计数对随机数序列的影响下降了2到3个数量级,最后应用的三种随机性测试表明所采数据随机性良好.

进一步研究二个问题：(1)理论模拟的方法由快速傅里叶束传播法(FFT-BPM)改为有限差分束传播法(FD-BPM)，并比较了两者的优缺点。(2)模拟设计了对象提高为由GeSi合金单模脊形光波导组成的Ｙ级联1×4光分束器。结果表明，有限差分束传播法比快速傅里叶束传播法及显形有限差分束传播法(EFD-BPM)，除了数学比较容易外，计算速度也快一些。尤其是对传播步长Δz的敏感性，有限差分束传播法远没有快速傅里叶束传播法那样严重，便利了束传播法方法的采用。正如束传播法成功地应用于GeSi合金光波导及Y分支器的理论设计，现在用了1×4Y级联分束器同样得到预想的结果。光束在分束器中传播逐步分成二束再分为四束。符合设计要求。

报道了自行设计的将二维Dammann光栅和Fresnel波带板集成为一体的同时具有分束和聚焦功能的二元位相型光分束器,并用等离子体增强化学气相淀积法(PECVD)制备的非晶氨化硅(α-SiNx:H)薄膜制作了这样的元件,成功地实现了设计的功能,分束阵列为3×3,焦距为18 cm,分束后的光强分布相对误差小于5%。