数据中心光互连正朝着高速方向发展。针对数据中心光互连过程,采用折射率差为1.5%的石英基二氧化硅光波导,设计并制备了光电集成的小型化、低损耗、小输出模场的四通道粗波分解复用芯片,该芯片满足高速数据中心200 Gbit·s ^-1/400 Gbit·s ^-1的传输速率要求,最小插入损耗小于1.07 dB,1 dB带宽大于13.7 nm,3 dB带宽大于16.1 nm,偏振相关损耗小于0.08 dB,相邻串扰大于24 dB,非相邻串扰大于30 dB。所设计的芯片完全满足高速数据中心光互连的波分复用芯片商用要求。

为了实现结构紧凑、高透射率的解波分复用功能, 基于光子晶体的禁带特性, 提出了一种高效率的三通道解波分复用器。基于平面波展开法(PWE)分析了光子晶体的传播特性并给出了光子晶体能带图; 使用有限元分析法(FEM)对器件结构参数优化, 给出了不同端口的透射谱图。实验结果表明: 该器件可以实现1537.8 nm、1543.7 nm 和1548.7 nm等3个波长的波分解复用; 输出端口的透射率均达到90%以上, 且信道平均间隔仅为5.5 nm; 输出端口的平均信道串扰值为-27 dB; 该解波分复用器具有耦合效率高、波长选择性好、信道间隔小、信道串扰低、波长调节方法简单和易于集成等特点。

研究了二维三角晶格光子晶体环形腔和微腔的谐振规律和耦合特性，采用1 个环形腔搭配2 个微腔的结构形式，设计了一种新型高效的四通道解波分复用器，不仅实现了对波长分别为1471、1511、1551、1591 nm 光波的解波分复用，而且使器件尺寸明显减小。利用时域有限差分法详细分析了环形腔中心柱数量和半径对其透射谱的影响，结果表明：环形腔具有多模的特性，改变环形腔的中心柱半径可以调控其谐振波长，结合微腔的选频效应，最终使四通道解波分复用器各通道的透射率达到90%以上，通道隔离度大于20 dB。同时调节方法简单、耦合效率较高，在全光通信集成领域具有潜在的应用价值。

为了设计一种基于正方晶格光子晶体波导的三端口解波分复用器,利用光子晶体的光子带隙特性和光在光子晶体慢光波导中的传输特性,并采用平面波展开法及时域有限差分法对解波分复用器的特性进行了理论分析,数值计算了解复用器的空间和光谱分布特性.结果表明,调整波导中与波导紧邻的第1排柱子的位置,使三部分波导中传输的慢光频率发生改变,通过合理的结构设计,利用慢光模式传输的特点将不同频率的光从不同的输出端输出,可实现解复用的目的.

设计了基于正三角排列三芯光纤的新型波分解复用器，比起基于多芯光子晶体光纤的波分解复用器，该波分解复用器有着容易制作、且易于与常规光纤对接的优点。通过设计使两个非对称平行纤芯在某波长处的传播常数(或有效折射率)匹配，此时两个纤芯就可完全耦合，从而实现滤波。通过选择合适的光纤长度，使得在光纤的输出端，不同波长的光从不同的纤芯端口输出，从而实现波分解复用的功能。利用全矢量光束传播法仿真发现，长度为10.25 mm 的正三角排列三芯光纤可以实现波长为1.31 μm 和1.55 μm 光波的解复用。

基于二维光子晶体中多模干涉效应(MMI)设计了一种新型的三波长波分解复用器，模拟结果表明，该结构能有效地分离1310 nm/1500 nm/1550 nm三个波段的波长。 当改变该波分解复用器的相关结构参数时，该结构能拓展至其他波段。除此之外，该结构也能单独作为两波长波分解复用器对1310 nm/1550 nm实现分离。 该波分解复用结构对三个波长的透射率均在91%以上。与此同时，借助于平面波展开法及时域有限差分法，对光波在该结构的传播效率及传播行为进行了 计算及模拟。

设计了一种基于液体选择填充三芯光子晶体光纤的1.31/1.55 μm波分解复用器。中间为缺失一个 空气孔的普通二氧化硅纤芯,左右两纤芯填充了不同折射率的液体材料。根据光纤消逝场耦合的模式理论, 不对称相邻波导存在波长相关耦合。不同填充折射率的两纤芯与中间纤芯分别耦合,构成两个不同响应波长的光滤波器。 通过选择合适光纤长度,可实现不同波长光的分离。采用全矢量有限元法分析了光纤的传输特性, 讨论了填充不同折射率液体时波导间的模式耦合,得到了其匹配波长与耦合长度。基于光束传播法仿真发现,长度为4.88 mm的 光纤能实现1.31/1.55 μM波长光的解复用。

为使非水溶性红敏光致聚合物材料的全息性能得到改善，采用复合光敏增感、复合引发和复合单体的方法反复对比实验，改善后体系的灵敏度为0.02cm2/mJ，衍射效率高达83%，计算得到材料的最大折射率调制度为4.1×10-3。实验结果和理论分析表明，利用该材料制作的新型全息光栅具有损耗低、通道宽度窄、衍射效率高等优点，适于制作光通信中的波分复用器及各种光学元件。