光学相控阵技术通过调节和控制光学天线阵元的相对相位，可实现高速灵活的定向辐射，逐渐发展成为非机械式光束控制的主流方案。其兼具功耗低、集成度高、体积小、质量轻等优点，可以同时控制多波束的收发，满足未来一对多激光通信的迫切发展需求。本文主要针对光学相控阵技术当前三种主流的技术方案在激光通信领域的应用现状进行阐述，对比给出了基于液晶、微机电系统和集成光波导平台的技术特点和应用优劣。最后针对光学相控阵技术在激光通信领域的未来发展，给出了笔者的一些思考与建议。

光电互联技术在光电通信、光电导航等**领域，高性能处理器以及民用通信等领域有着独特的优势。对于目前高性能计算和高速率通信系统中，无论是板到板还是板内各模块之间的链路，对更高带宽的需求持续增加，光电互联可代替传统电互联解决这一问题，同时降低系统成本与功耗，使系统微型化、高性能化。光电互联技术按光传输介质可分为自由空间光互联技术、聚合物光波导光电互联技术、光纤光电互联技术三类。简要介绍了光电互联技术的定义与三类光电互联技术，阐述了国内外聚合物光波导光电互联技术与光纤光电互联技术的发展动态，讨论对比了三类光电互联技术优缺点，指出了该领域的关键技术与发展趋势，为我国在该领域未来的研究方向提供参考。

飞秒激光直写光波导是实现三维光子集成芯片（PIC）的重要技术手段。PIC集成度的提升受弯曲波导曲率半径的限制。为了实现大曲率低损耗弯曲波导的飞秒激光直写，提出多次激光修饰增强波导芯层与包层折射率对比度的方法来优化芯层的横截面折射率分布。在20 mm曲率半径下，实现S型弯曲波导低至0.64 dB/cm的弯曲损耗。该方法在降低弯曲波导损耗方面拥有巨大潜力，对于提升PIC的集成度具有重要意义。

2 μm波长附近可调谐半导体激光器在分子光谱学和光通信领域中有广阔的应用前景。基于绝缘体上硅（SOI）平台，对2 μm波长附近可调谐半导体激光器的外腔部分进行了设计优化。分析了不同尺寸光波导的模式损耗特性、单个微环谐振腔受总线波导耦合间距的作用以及总线波导光反馈终端对外腔半导体激光器性能的影响。并提出了一种具有高工艺兼容度的多模环形光波导光反馈结构。所设计的可调谐半导体激光器硅基外腔可通过环形波导上的镍铬合金微加热器进行0.1 nm/K的高精度调谐，对单个微加热器施加3.2 V电压时，调谐范围可达66 nm（1967~2033 nm）。

模式转换器承担着波导基模到高阶模的转换任务，是片上多模光传输、模分复用传输的重要器件。基于薄膜铌酸锂平台，提出一种利用V形硅阵列的薄膜铌酸锂波导模式转换器，转换结构主要包括沿光传输方向排布的V形硅阵列，位于薄膜铌酸锂波导顶部。基于上述结构进行详细的设计与优化分析，在中心波长为1550 nm、转换长度仅为11 μm的情况下，实现了输入TE₀模到输出TE₁模的高效转换。模式转换效率为96.8%，串扰为-28.6 dB，插入损耗为0.78 dB。进一步对转换结构进行横向扩展，实现了输入TE₀模到输出TE₂模的高效转换。模式转换效率为91.3%，串扰为-14.3 dB，插入损耗为1 dB。若继续扩展，可获得其他高阶模。本器件及设计方法有望在薄膜铌酸锂波导多模光传输方向发挥优势，推动薄膜铌酸锂光子集成器件及回路的发展。

飞秒激光直写技术因其精度高、效率高、脉冲持续时间短、峰值功率高且能在多种材料中加工的优点，已被广泛应用于制备各种集成光电器件、光学传感器件。近几年，飞秒激光直写光波导放大器与激光器已经被越来越多的人关注。本文主要介绍飞秒激光直写光波导放大器和激光器的最新研究进展，包括：Type-I型、Type-II型、脊型和可变截面光波导放大器和激光器的波导传输和插入损耗、光放大增益特性，以及波导激光输出特性。最后，对该技术及其相关研究进展进行总结、分析、归纳，并展望该领域未来研究、应用和发展方向。

得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力，多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用。本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型，综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天文光子学以及光学传感等领域的应用。从三维光子芯片的应用需求入手，总结了飞秒激光直写技术在低损耗、任意截面、大纵深直写和可重构三维波导制备中面临的挑战，并展望了飞秒激光直写三维光波导的未来发展趋势。

为了准确测量米级长度线型狭缝波导的准横电波(TE)和准横磁波(TM)的色散, 设计了一种马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的色散测量光路。介绍了相位拟合法和平衡波长法的测量原理, 并结合测量光路进行测量。测量结果表明: 滤除偏振模式间的串扰噪声, 可进一步提高色散测量的准确度; 通过调整波导的狭缝尺寸, 可对其色散进行有效调控, 当狭缝厚度为0.1μm时, 波导在1 440~1 640 nm波长范围内具有接近零且平坦的色散。

表面增强拉曼散射(SERS)技术具有灵敏度高、 检测速度快、 能够实时分析等优势, 广泛应用于医疗、 生物、 食品安全、 环境监测等领域。 目前SERS信号探测方式主要有单点探测、 长程探测两种方式。 由于存在样品分子分布不均、 激光光斑探测范围有限等因素干扰, 单点探测方式的重复性易受到影响。 为了弥补单点探测的不足, 近年来以光波导和光纤为载体的拉曼信号长程探测被大量研究。 归纳总结了近几年SERS信号长程探测的研究进展, 并分析了当前长程探测方式面临的挑战和未来发展趋势。 首先, 介绍了单点探测和长程探测基本原理。 其次, 介绍了基于光纤的SERS信号长程探测研究进展。 基于光纤的SERS信号长程探测方式包括空心光纤和实心光纤两类。 基于空心光纤的SERS信号长程探测方式采用空心光纤作为液体输运与信号传输的复合通道, 具有厘米量级的有效探测距离以及较高灵敏度, 但该探测方式进样困难且复合通道内待测样本分子不易彻底清洗; 基于实心光纤的SERS信号长程探测, 通常使用物理或化学手段对实心光纤的固有结构进行处理, 探测距离一般在微米至毫米量级, 该类型的制作难度相对较高。 然后概述了基于光波导的SERS信号长程探测研究情况。 基于液芯光波导的SERS信号长程探测方式将微流体与SERS相结合, 可有效增加样品分子与SERS“热点”的接触面积, 提高其探测灵敏度。 该方式可达到单分子检测水平, 但在微通道中制备增强介质存在困难。 基于固体光波导的SERS信号长程探测目前大多处于理论分析阶段, 常通过仿真软件对SERS长程探测结构进行研究分析, 探明其作用过程机理。 最后, 对SERS信号长程探测方式研究进展进行了总结和展望, 并提出可行的研究建议, 为SERS信号长程探测相关研究提供参考依据。