模式转换器是片上模式复用（MDM）系统的关键器件。为在绝缘体上铌酸锂（LNOI）中实现结构紧凑的模式转换，本文提出了一种基于超表面结构的模式转换器。该模式转换器可以实现TE₀-TE₁、TE₀-TE₂的转换。为了在模式之间实现高效转换，采用逆向设计方法，结合3D电磁场仿真，优化器件倾斜周期性亚波长条形蚀刻结构参数，以同时符合沿传播方向的相位匹配要求，以及符合短耦合长度的横向方向折射率分布要求。仿真结果表明，器件在1400~1700 nm波段内，TE₀-TE₁转换的插入损耗<0.8 dB，模间串扰<-10 dB，模式转换区长度~20 μm。且该器件具有较好的高阶模式转换扩展性以及工艺容差性，是未来LNOI的高密度集成MDM系统中模式转换器的良好备选方案。

为了有效简化表面光栅耦合器的制备工艺和降低制备难度, 设计了一种互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容的高效氮化硅表面光栅耦合器, 采用二维时域有限差分(2D-FDTD)算法对耦合器的结构进行了建模、优化和仿真, 计算并对比了不同结构的耦合器光谱特性。研究结果表明: 在标准绝缘体上硅(SOI)晶圆上, 借助于CMOS后道工艺, 所设计的氮化硅表面光栅耦合器在通信波长1550 nm附近的最高耦合效率为-3.36 dB, -3 dB带宽为101 nm。

硅基集成光子器件具有体积小、集成度高的突出优势, 在光通信、数据中心光互连等领域具有广阔应用前景。然而, 硅基波导耦合器件尺寸相对较大、工作带宽和工艺容差受限。硅基多模路由光子器件设计还面临挑战。文章介绍了近年来发展起来的两种硅基集成光子器件先进设计方法: 绝热捷径法和变换光学方法, 简要阐述其物理原理, 并展示在硅基集成光子器件设计中的典型应用。

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)具有透光光谱宽, 折射率高, 二阶非线性高及压电响应大等优点, 是一种重要的集成光子学基础材料。LNOI材料具有亚波长尺度的光约束和光电器件的高密度集成能力, 能够实现具有更高性能、更低成本的全新器件及应用, 给光通信和微波光子学带来革命性的变革。该文重点综述了LNOI的制备技术、LNOI电光调制器、LNOI声光调制器和LNOI电光频率梳的最新研究进展, 简要讨论了铌酸锂光子器件在制作工艺和系统实现中面临的挑战。

Sagnac干涉仪在光学滤波领域有着重要应用。基于三维氮化硅波导平台,利用双层的多微环系统实现了新型类Sagnac谐振滤波系统,其中底层主微环腔分别与顶层输入/输出波导和单/双子微环实现了反馈耦合。光经耦合区域产生了两束相向传输并互相干涉的光波,从而实现了滤波波形和谐振峰位可调的滤波结构。基于传输矩阵和迭代方法分析输出光谱,通过改变波导与微腔的耦合系数设计输出光谱波形,利用金属加热电极调制主微腔的相位以调控谐振峰位。理论分析和实验表征结果表明,通过增加顶层子微环数可有效增强器件的密集滤波效果,此三维集成结构可提供更多的设计自由度。相关的多微环谐振滤波系统可以广泛应用于光通信和光传感等领域。

文章提出了一种基于多级级联延迟干涉结构的可重构光学滤波器, 可实现滤波带宽的调节。该级联干涉结构可重构为两类滤波器: 一类为单次延迟干涉器, 通过增加延迟量可实现滤波周期和带宽的调节; 另一类是多次延迟干涉器, 通过改变级联级数和光开关的分光比可实现固定滤波周期的带宽调节。采用传输矩阵方法建立了该延迟干涉滤波器的理论模型并进行了模拟仿真。二次和三次延迟干涉器测试结果表明, 阻带滤波带宽变化大于1/3个滤波周期。