设计了一种调节精度可配置的可变光衰减器结构，通过流体恒压泵驱动薄膜弹起，将流体压力/压强调节转化为光纤微位移控制，实现对接光纤横向位错及光学衰减。使用多物理场耦合与三维时域有限差分的方法对结构模型进行分析，并利用精细加工技术实现了器件的制作。通过对薄膜厚度的选配，实现了光强耦合效率的精度可调配置。理论分析和实验结果表明，选用合适的膜厚得到本衰减器的插入损耗为1.24 dB，可变衰减范围大于60 dB，波长相关损耗小于1 dB。当设定可变光衰减器的光衰减动态范围分别为10 dB和40 dB时，配置0.5 mm薄膜厚度的调节精度分别优于0.04 dB和0.11 dB；当膜的厚度增加时，调节精度会更高。

文章提出了一种微流控多功能器件, 利用介质上电润湿(EWOD)效应灵活改变进光能量, 可实现可变光圈、可变光衰减器和光开关等多个功能。其具有结构简单、体积小、操作简便、应用广且灵活和成本低等优点。文章分析讨论了所提微流控多功能器件的光学特性并做了结构优化。研究结果表明, 所提微流控多功能器件的插入损耗很小, 仅为0.014 dB; 液体可变光圈的通光孔径变化范围为0~0.506 mm; 可变光衰减器理论上具有0 ~100% 的可变衰减范围, 外加 91.1 V电压时的衰减量为40.2 dB; 微流控光开关无电压时处于“关”状态, 外加电压大于135 V时, 处于 “开”状态。

波分复用/解复用器与可调光衰减器的是光通信系统中的重要元器件。为了得到制备工艺简单、响应速度快的二者的单片集成芯片, 并且考虑到其与其他不同光器件的集成可能性, 在绝缘体上硅材料制作了16通道、信道间隔200 GHz的阵列波导光栅复用/解复用器与电吸收型可调光衰减器的单片集成。该器件的片上损耗小于7 dB, 串扰小于-22 dB。电吸收型VOA在20 dB的衰减量下的功耗为572 mW(106 mA, 5.4 V)。此外, 该器件可以实现光功率的快速衰减, 在0~5 V的外加方波电压下, VOA上升及下降时间分别为50.5 ns和48 ns。

针对中性密度滤光片(以下简称滤光片)型近红外多通道光衰减器,提出了一种校准系统设计方案,并通过搭建校准系统对其进行了验证。结果表明,与传统的校准方案相比,本方案不仅能够缩短多通道可调衰减器的校准时间,而且还能够提高仪器的校准精度。

在超大规模集成电路中, 为满足数值孔径为1.35、波长为193 nm的光刻曝光系统45 nm的成像分辨率要求, 设计了一种新型光可变衰减器, 用于控制系统的光能透射率, 调整曝光能量。该衰减器在光入射角为20°~40°时, 衰减面的平均透射率呈线性变化并从95%降低至8%, 同时保证其余三个表面的光能损失均低于1%。设计和制作了光可变衰减器的光学薄膜, 其基底材料选择熔融石英, 膜层材料采用LaF3和AlF3。实验测试了光可变衰减器系统性能, 测试结果显示该系统的光能透射率在8%~90%范围内连续可调, 实验结果满足设计要求。与传统光可变衰减器相比, 该系统可调制衰减范围更大, 衰减量更稳定, 具有一定的应用价值。

互连的光子脉冲神经元通过权重器件联系在一起, 为了实现神经网络的大规模计算, 权重器件的实现至关重要。利用微机电系统可调光衰减器(VOA), 研制了一种可以自动调节光子脉冲神经元的权重器件。该权重器件包括VOA、光电探测器、单片机、模数转换器、数模转换器和放大器等模块, 可以根据接收的光信号快速计算查表, 可对VOA的衰减值进行实时在线调整。该权重器件效率高, 且容易实现。该权重器件配合脉冲时间依赖的可塑性(STDP)光路使用, 可以实现光子脉冲神经元的STDP学习机制。当STDP曲线窗口高度为0.2时, 对权重器件进行了测量, 实现了4种STDP学习。实验测量结果与理论计算结果一致。

制作了基于绝缘体上硅(Silicon on Insulator, SOI)材料的8×16通道的阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating, AWG)与电吸收型可调光衰减器(Variable Optical Attenuator, VOA)的单片集成器件, 其信道间隔为200GHz。该集成器件采用脊形波导结构, 其截面尺寸为亚微米级, 整体尺寸为2.9mm×1mm。该VMUX器件的片上损耗为9.324~10.048dB, 串扰为6.5~8.2dB; 在20dB衰减下, 单通道最大功耗为87.98mW; 最大信道偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss, PDL)为0.461dB, 16通道的衰减一致性为0.245dB。该器件能够实现良好的波分复用/解复用及信道功率均衡的功能。

利用具有相反热光特性的氮氧化硅与聚合物材料,采用混合集成波导结构设计了一种低功耗S型可变光衰减器.该衰减器以聚合物为芯层材料,氮氧化硅为包层材料,在弯曲波导上方制作加热电极从而通过热光效应来实现可调谐的衰减功能.理论分析表明,对于1.55 μm的工作波长,衰减器实现50 dB的衰减仅需要3.6 mW的功率.实验结果可实现0~40 dB的衰减范围,相应的最大温度变化为70.4℃,器件插入损耗为5.4 dB.

为了有效改善基于无机材料的可变光衰减器（VOA）功耗大以及全聚合物VOA响应速度慢的问题，设计并研制了一种基于有机聚合物/无机SiO2材料的马赫曾德尔干涉仪(MZI)型VOA器件。根据脊型波导结构的单模传输条件，设计并优化了单模波导的截面尺寸，同时对器件结构进行了模拟，采用光刻和显影等工艺制备出功耗较低、响应速度快的VOA器件。在1550 nm通信波长下，器件的衰减范围为23 dB，最大功耗仅为14 mW，器件的上升时间为252 μs，下降时间为384 μs。实验结果表明，采用有机/无机混合波导结构，并通过对器件结构参数的优化，可以实现功耗低且响应快速的VOA器件。

基于微流控技术提出了一种新型可调光衰减器核心芯片结构，利用微流体和可压缩空气实现光衰减的可控调节，并基于此核心芯片设计了两种应用不同驱动技术的微流控光衰减器。通过高斯光束传播理论、亥姆霍兹方程、光场耦合理论与Mathematics软件分析了光衰减器内部光场分布特性，考虑了流体端面衍射影响，给出了流体端面位置与衰减量的关系及响应时间等性能参数。理论表明基于微流控技术的可调光衰减器衰减范围大于50 dB，系统响应时间约为0.01 s，具有衰减范围大、响应快、插入损耗小、回波损耗大的优点。所提出的光衰减器为寻求小体积、高性能、易集成、灵活可调的新型光通讯器件提供了新的思路。