随着集成光电子器件在光通信系统中的应用，如何实现光纤与光电集成芯片高效、低成本的耦合具有重要的作用。由于硅基微纳光波导器件中导波的模斑尺寸一般为几百个纳米，而单模光纤的直径通常为10μm左右，光从光纤进入这种小尺寸的波导时，两者之间模斑尺寸以及有效折射率的失配会导致辐射模和背向反射的出现，产生很大的损耗。因此，降低光纤和光电集成芯片以及波导间的模式失配和折射率差异造成的能量损耗，有效提高器件间的耦合效率是一个严峻的挑战。

      北京大学周治平教授等（   Optics Letters，36，2614-2617）根据传统锯齿型闪耀光栅衍射效率高的特点，结合CMOS工艺的制备要求和特点，将锯齿型光栅利用光程对波前调控的方式，通过对光栅高度的离散化处理转变为光栅脊宽对信号光相位的调制，不仅具有衍射效率高的特点，同时，由于采用等高的设计，因此，与传统CMOS工艺兼容并且具有一步刻蚀的优点。综合考虑耦合效率和制备工艺的限制，本文采用等高不等宽的双子光栅设计，采用这种不对称的结构设计能够有效的模拟和调控光栅区域导波模场与光纤模斑能量分布的匹配，从而有效提高光栅的耦合效率。

      利用严格耦合波理论以及等效介质理论，根据SOI材料的特点，能够对亚波长光栅的设计参数：周期、占空比、刻蚀深度等进行优化，进一步提高光栅的耦合效率。利用光栅的位相匹配方程和考虑Bragg反射层的特点，通过在基底材料下面增加不同厚度的Si/SiO2反射层，能够显著的提高亚波长二元闪耀光栅的耦合效率。
理论计算和模拟仿真表明，该非对称双子光栅耦合器能够实现垂直耦合，1.52μm波长处的耦合效率为69%，而1.55μm波长时的耦合效率能够达到65%。同时，1dB波长带宽大约是80nm。如果增加Bragg反射层，则耦合效率能够超过80%。

     该亚波长光栅耦合器特征尺寸小，设计结构简单可行，一步刻蚀成型，与传统CMOS工艺兼容。该研究工作将有助于揭示和深入探索亚波长周期型微纳结构对光信号的波长、模场形态、偏振、色散、滤波、速度控制与操作的新方法，为成功研究出耦合效率高、易集成、易制备、与CMOS工艺相兼容的低成本的面向微纳光电集成和片内多核系统高速传输的光栅耦合器件奠定了基础；为解决片内或片间微纳光电子器件间光信号的高速传输与高效耦合问题提供了一种很好的思路和方法；同时，对于充分挖掘和利用光互连技术的大带宽、强抗干扰能力，以及发挥光电集成芯片超高速、低功耗、高可靠性等优点具有重要的意义。