基于绝缘体上硅材料平台，设计并制作了一种结构紧凑的高均匀性硅波导阵列波导光栅，其拥有8个输出通道并且通道间隔为200 GHz。分析了绝缘体上硅材料平台中硅波导的弯曲半径对弯曲损耗和有效折射率的影响。测试结果表明，该器件的插入损耗为19.6 dB，串扰为-15 dB，非均匀性为0.87 dB，3 dB带宽为1.06 nm，结构尺寸仅为294 μm×190 μm。芯片的制作工艺与互补金属氧化物半导体工艺兼容，这使得阵列波导光栅的大批量、低成本生产成为可能，对集成波分复用网络的发展具有重要的意义。

在基于阵列波导光栅（AWG）的光互连数据中心中，提出了一种改进的多信道矩阵接收方案，该方案允许每个节点同时接收任意一组波长。该方案基于差错控制编码理论设计了只需要使用少量接收机、固定波长滤波器和一个波长可变滤波器的组合。通过OptiSystem软件仿真验证了在10 Gbit/s和40 Gbit/s的传输速率下，新旧接收方案的接收差异。实验表明，该方案可以有效降低发射功率和减少接收端所需固定波长滤波器的数量，节约了数据中心的设备成本和功耗。

提出一种将质子交换技术和刻蚀技术结合的体铌酸锂波导和器件加工方案，基于质子交换的铌酸锂晶体相变特性改变，降低了质子交换区直接刻蚀难度，结合质子交换的纵向折射率改变和刻蚀波导的横向结构改变，波导尺寸显著降低，采用粒子群算法优化波导尺寸，最小可达2.5μm。基于该工艺方案设计了中心波长为1550 nm、四通道且通道间隔为400 GHz的阵列波导光栅，该阵列波导光栅的传输损耗约为6 dB，相邻通道间串扰均低于22 dB，整体尺寸仅为850 μm×620 μm，在高密度铌酸锂光子集成互连等场景具有较大的应用潜力。

光栅波导显示系统在生产加工和装调过程中，由于微纳加工设备的系统误差、累计误差和人为装调误差会影响系统成像质量产生重像、模糊等问题。为了解决上述问题，设计了一种一维扩瞳光栅波导并采用光线追迹仿真方法，分析了光栅波导平行度误差、光栅周期误差、系统装调误差对成像质量的影响。实验加工并装调测试了光栅波导的成像质量，通过控制波导平整度在0.3′以内，光栅周期公差在0.2 nm以内，制造了一维出瞳扩展光栅波导，准直装调后达到了30×12°视场角，实现了良好的增强现实显示效果和清晰的成像质量，对实际的量产制造具有指导意义。

一般的光栅波导式头戴显示器因偏振敏感不能同时使用横电（TE）偏振光和横磁（TM）偏振光进行成像显示。为解决该问题，基于遗传算法与严格耦合波分析法提出了一种偏振不敏感光栅的设计方法。制作了偏振不敏感的光栅波导，进行了光栅波导的衍射效率测量实验。该光栅工作波长为532 nm。耦入光栅对TE偏振光的平均衍射效率从6.1%提高到了21.0%，对TM偏振光的平均衍射效率从13.7%提高到了40.5%，对非偏振光的平均衍射效率从9.9%提高到了30.7%。耦出光栅对TE偏振光的平均衍射效率从3.1%提高到了12.1%，对TM偏振光的平均衍射效率从0.8%提高到了10.7%，对非偏振光的平均衍射效率从1.9%提高到了11.4%。搭建了显示系统样机，测试表明显示效果清晰明亮。实现了30°×22°的大视场角，验证了偏振不敏感光栅波导设计方法和非偏振图像源在增强现实领域的可用性，为波导型增强现实系统的研究与发展提供一定的指导作用。

聚合物平面光波导(PLC)器件以其低损耗、低成本、低功耗, 以及制备工艺简单等优点, 在光通信网络、微波光子学、传感监控等领域发挥着重要作用。文章梳理了近年来聚合物平面光波导器件的代表性工作, 其中包括阵列波导光栅、可变光衰减器、光开关及其集成器件, 讨论了聚合物平面光波导未来的发展方向。