光子集成技术的高速发展对功能器件的设计效率提出了较高的要求。逆向设计利用优化算法实现器件结构的智能设计，从而可有效降低设计复杂度，提升设计效率。利用基于伴随法的逆向设计算法对硅基平台上的光耦合器进行结构设计，通过优化器件的边界形状，实现了高效率、任意分光比输出。仿真验证了三种1×2光耦合器的性能，其分光比分别为1∶2、1∶4和1∶8（3 dB、6 dB和9 dB）。器件的设计尺寸仅为4 μm×2 μm，且可以通过一步刻蚀完成。在1550 nm波长处，所设计的耦合器均可达到设计目标，且最大插入损耗仅有0.12 dB。在1500~1600 nm波长范围内，三种耦合器的分光比相对于设计目标的误差均保持在±1 dB以内，并且三种耦合器的插入损耗均低于0.28 dB。针对制作工艺误差等问题，对器件的制作容差进行了分析。结果表明，当耦合器的整体宽度变化±20 nm时，三种耦合器在1550 nm波长处的分光比的误差仍能保持在±1 dB以内。此外，制造了分光比为1∶2的耦合器，且实验结果符合设计目标。

光功率分配器(OPS)是光子集成电路的基本元件之一,广泛应用于多种领域。功率分配比(PSR)可调的OPS可提高光子集成电路的灵活性,简化光子集成电路系统。提出了一种硅基PSR大范围可调的OPS集成芯片方案,通过将对称2×2多模干涉仪、波导光栅和狭缝结构等硅基器件结合在一起,并改变输入光信号的波长和微型热光调制器两端加载的电压,实现了大范围可调的PSR。实验结果表明,本方案得到的两种OPS结构可分别在6.72 nm和5.56 nm波长范围内实现0.51~36.91和0.88~230.46的PSR变化;在50 ℃的温度变化下,可实现8.58~29.75和5.01~425.43的PSR变化。且该OPS具有尺寸小、质量轻、灵活性高等优势,可广泛应用于光开关、信道划分、功率分配等通信和信号处理领域。

全光调制器在全光信号处理和通信等全光应用中起着重要的作用。主要研究了基于MoS2-PVA薄膜实现的全光调制器。此外, 也验证了WSe2-PVA薄膜也可实现全光调制。该器件利用热光效应, 结合偏振干涉实现了全光调制, 得到了长时间稳定输出的调制信号。将980 nm的脉冲信号作为控制光, MoS2或WSe2吸收光产生热量, 使薄膜的折射率发生改变, 从而改变1 550 nm信号光的偏振态, 实现980 nm控制光对1 550 nm光的调制。得到的MoS2-PVA薄膜全光调制器的上升沿时间为526 μs。

We experimentally demonstrate 10-Gb/s format conversion from non-return-to-zero (NRZ) to alternate-mark-inversion (AMI) using the linear filtering effect of silicon microring resonator. Our discussion and analysis in simulation further show that a 10-Gb/s AMI signal with good quality can be obtained by a resonator with a notch depth larger than 25 dB when the 3-dB bandwidth is 0.4 nm.

分析了掺铒光纤双稳态(EDFOB)的工作原理、工作条件和特性,并利用氩离子激光(514.5 nm)实现了EDFOB的低功率(＜10 mW)运转。实验与理论结果基本相符。