波分复用技术已被证明可以有效提高近红外波段光通信的容量，并减小通道间串扰。 然而，迄今为止，蓝绿光波段的波分复用系统仅支持有限数量的波长通道，通道间隔较大。这是因为没有适用于可见光的具有精细波长间隔的波分复用器和解复用器。为了阐述清楚这一问题，本文综述可见光波段波分复用技术的发展，特别关注基于集成光学相控阵解复用器的密集蓝绿波分复用技术的进展。最后，对目前蓝绿波分复用技术的发展趋势进行了总结和展望。

设计了一种基于SiN_x填充的定向耦合器（DC）型偏振无关解复用器，用于分离1310 nm和1550 nm两个波长的光信号。采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法调节DC波导间隙内填充的SiN_x材料的折射率，使同一波长下横电（TE）偏振模和横磁（TM）偏振模的耦合长度相等，实现器件的偏振无关功能。通过优化波导间隙，调整两个波长光信号所对应的耦合长度比，选择合适的值可使其分别从两个端口输出，实现波长分离功能。运用三维有限时域差分方法进行建模仿真，对器件进行参数优化和性能分析。结果表明：所提出的解复用器的耦合区长度仅为22.8 μm，插入损耗和串扰（CT）分别低至0.05 dB和-21.58 dB，CT小于-10 dB的带宽可达79 nm，且总体容差性良好。所设计的器件在未来的集成光路系统中具有潜在的应用价值。

太赫兹解复用器和光栅耦合器的传统构建方法需借助经典理论和经验计算,故它们的设计流程复杂,而且性能依赖于单元结构参数。随着逆向设计方法的提出及应用,该方法可以在限定大小的基片上设计出符合功能需求的器件结构。基于此,将逆向设计方法应用于太赫兹解复用器和光栅耦合器的设计,器件的尺寸分别为3 mm×3 mm×200 μm和12 mm×12 mm×200 μm。FDTD(Finite-Difference Time-Domain)的仿真结果表明,太赫兹解复用器能够将一束含两种频率的太赫兹波完美地从两个端口分离,并且透射率在0.500 THz和0.417 THz频率处均高达0.75以上,其相邻通道间的串扰低于-19 dB。太赫兹光栅耦合器的耦合效率在0.32 THz频率处高达0.85。

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。

设计一种基于腔内全光纤模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)的少模环形光纤激光器,实现了LP01模、LP11模、LP21模及混合模式可切换的激光输出。实验结果表明,利用低串扰的全光纤模式MUX/DEMUX结合4×1光开关,激光器可在三个最低阶的线偏振(LP)模式及其混合模式之间进行切换,LP01模、LP11模、LP21模的泵浦阈值分别为40、60、80 mW,斜率效率分别为1.2%、0.82%、0.56%。对设计的少模环形光纤激光器结构进行数值模拟和参数优化,极大地改善了波长偏移问题,实现了小于0.032 nm的3 dB线宽。

为了进一步提高光通信系统的传输容量，提出了一种基于光子晶体的 2波长×3模式混合复用／解复用器，该器件由 3个组合谐振腔、3个波长选择反射微腔、羊模波导、多模波导和雏形渐变搞合波导组成。采 用组合谐振腔和波长选择反射微腔的结构实现滤波，利用非对称平行波导的结构实现模式转换。应用时域有恨差分法进行了仿真分析，结果表明．该器件可以实现 1530 nm TE0模、1530 nm TE1模、1530 nm TE2模、 1550 nm TE0模、1550 nm TE1模和 1550 nm TE2模 6个信道的波分 模分复用和解复用，其插入损耗〈0.127 础B，信道串扰〈一15.19 础 B。

对硅基二氧化硅阵列波导光栅解复用器(AWG DEMUX)的偏振相关损耗(PDL)进行了优化。理论分析了引起AWG偏振相关性的物理因素以及消除偏振相关性的工艺方法和条件。利用化学气相沉积、光刻和刻蚀等半导体工艺制备了AWG DEMUX芯片,并结合理论分析对包层材料中的硼(B)、磷(P)含量进行了优化调整,成功地将芯片的PDL降低至0.12 dB,使PDL参数满足芯片的商用化需求。

设计并研究了基于金属-介质-金属等离子体环形谐振器的可调谐高性能多通道波分解复用器。通过环形腔的谐振理论分析, 发现通过调节环形腔的半径和填充介质折射率可以很容易地控制波分复用器的信道波长, 与有限元法模拟得到的结果吻合得很好。由等离子体波导和多个环形谐振器组成的多信道WDM结构增加了在电信波长的传输率, 传输率高达80%, 比最近文献中报道的结果高出两倍。所设计的多信道波分解复用器在高集成电路中有重要潜在应用。

近年来模分复用技术被广泛认为是突破传统单模光纤通信系统和网络容量“瓶颈”的有效途径，其典型方案包括强耦合和弱耦合两种。在弱耦合模分复用方案中，模式串扰应尽量被抑制，使得各模式中的信号可独立传输和接收。文章首先对强耦合和弱耦合模式技术原理进行了介绍，之后设计制作了一种弱耦合双环型纤芯结构少模光纤，设计制作了基于模式选择耦合器的模式复用/解复用器，在此基础上演示了6模式、10 km弱耦合模分复用传输实验，仅采用强度调制和无数字信号处理的直接检测设计了一种简并模式解复用方案，并基于熔融拉锥工艺制作了该器件，最终首次实现了模分复用实时视频传输，这表明模分复用技术向实际应用迈进了重要一步。

报道了基于绝缘体上硅材料的25通道、信道间隔200 GHz的阵列波导光栅, 分别优化了输入波导/输出波导/阵列波导间的最小间距 (Δxi/Δxo/d), 及其自由传播区和阵列波导之间边界结构 (W2/L2/L3).实验结果表明, 该阵列波导光栅的插入损耗为5~7 dB, 串扰为13~15 dB, 该阵列波导光栅的性能得到有效提升. 同时也提出了减小插损与串扰的进一步优化方案.