摘要：片上形式调控是完成光子器材和集成回路的重要根底，浙江大学戴道锌团队在PhotoniX宣布论文，总结和剖析亚波长结构及其在形式等效折射率、场散布、色散及双折射等方面的有用调控及使用，首要包含基模及高阶模等两方面。亚波长光子结构可有用地操控微纳光波导导模的场散布、等效折射率、双折射以及波导色散等形式特性，为完成低损耗、低串扰、高消光比以及超宽带宽的超紧凑高功能硅光器材供给了一种有用途径，并有望在在非线性、量子光学等新式使用发挥重要作用。

　　片上形式调控是完成光子器材和集成回路的重要根底。在曩昔的几年里，经过引进特别的亚波长波导结构，学及片上形式调控获得很大开展。浙江大学戴道锌团队近期在 PhotoniX 宣布了题为“Subwavelength silicon photonics for on chip mode-manipulation”的论文。

　　该文总结和剖析了亚波长结构及其在形式等效折射率、场散布、色散及双折射等方面的有用调控及使用，首要包含基模及高阶模等两方面。胶葛，该文深入剖析了用于基模调控的亚波长硅光器材，包含高功能偏振调控器材、用于芯片-光纤耦合的高效形式阻塞器和超宽带功率分配器等。其次，探讨了用于高阶模调控的亚波长硅光器材，包含多模阻塞器、多模波导曲折和多模波导穿插等。最终，评论了学及片上形式调控潜在的新式使用。

　　硅光技能具有超宽通明窗口、超高折射率差、CMOS兼容性等杰出优势，近年来获得了严重开展。为满意实践使用需求，亟需开展具有更低损耗、更高消光比、更低串扰、更大带宽及更大容差的高功能光子集成器材，并进一步完成大规模光子集成。亚波长微纳结构的引进为完成这一方针供给了有用途径，被广泛研讨。现在，有两种使用较为广泛的代表性亚波长结构，即：硅基混合等离激元纳米波导(HPWG)和硅基亚波长结构光波导(SSWG)。

　　其间，HPWG与SOI彻底兼容，具有低折射率区光场明显增强和超强偏振灵敏等特性，且其损耗远低于传统金属纳米等离激元波导;SSWG归于全介质波导，具有超低损耗等特色，且经过调整占空比可调控波导结构等效折射率，从而完成对其导模模场、双折射和形式色散等参数的灵敏调控。因而，该论文侧重聚集于HPWG和SSWG等两种典型亚波长波导结构及其使用。

　　近年来，亚波长光子结构已被广泛使用于构建偏振器、偏振分束器、偏振旋转器和偏振分离器旋转器等高功能硅上偏振调控器材。使用硅基混合外表等离激元纳米波导，有望完成超小尺度器材，但仍存在必定的源自于金属吸收的损耗。相比之下，纯介质亚波长结构为高功能器材供给了一种低损耗完成的新途径，在片上偏振调控及高效率耦合、高阶形式耦合/阻塞和传输等方面发挥重要作用。

　　例如，选用一种根据非均匀亚波长结构曲折波导，使用其各向异性导致的超强偏振相关曲折损耗，可完成超小尺度的超宽带TE型起偏器，在415 nm带宽范围内其损耗1dB且消光比20dB，是首个掩盖一切光通信波段的硅基片上起偏器，如图1所示。

　　除了偏振调控，形式调控也非常重要。使用亚波长结构也完成高阶模调控及高功能多模器材。例如，选用特别超资料结构及多模激起/干与调控等新机制，完成了低损耗、高消光比的超小型形式交换器，其尺度2×3 μm2，在理论和试验上获得了超低损耗(~0.2 dB)和超大带宽(~400 nm)，是现在揭露报导的最好水平，如图2所示。此外，亚波长结构也为完成超紧凑多模曲折波导供给了可能性。例如，选用浅刻蚀亚波长光栅波导结构，经过选用非对称结构设计并优化其占空比完成其等效折射率散布调控，可明显提高直波导与曲折波导的模场匹配性，在曲折半径仅10μm条件下仍可获得了低损耗低串扰多模传输，处理了困扰片上多模波导光互联的一大难点问题，如图3所示。这些研讨为多模光子学的开展供给了中心器材根底。

　　亚波长光子结构可有用地操控微纳光波导导模的场散布、等效折射率、双折射以及波导色散等形式特性，为完成低损耗、低串扰、高消光比以及超宽带宽的超紧凑高功能硅光器材供给了一种有用途径，并有望在在非线性、量子光学等新式使用发挥重要作用。