近日，我院光信息技术课题组在硅基多模光开关芯片研究上取得重要进展。相关工作以“Reconfigurable mode-selective TE0/TE1 add-drop switch on silicon for multimode photonic networks”为题发表于《Optics Letters》（2026, 51(16)），硕士研究生刘宇杰为第一作者，吴胜保副教授为通讯作者。
模分复用（MDM）技术通过利用导模的空间自由度，为突破光通信容量瓶颈、提升片上光互连的信息承载能力提供了重要途径。模式上下路复用器（MADM）是多模光网络中实现特定空间模式信道选择性接入与路由的关键器件。然而，传统无源MADM缺乏动态重构能力，已有可重构方案存在结构复杂、尺寸较大和级联损耗等问题。尤其随着多模总线波导宽度增加，单模接入波导与低阶模式之间的相位匹配愈加困难，制约了低阶空间模式的直接、高效访问。针对这一问题，团队提出并实验实现了一种基于反向模式转换器（BMC）与热光2×2开关的紧凑型可重构模式上下路复用（R-MADM）架构。该方案将啁啾布拉格光栅辅助的BMC直接集成于多模总线波导，通过光栅辅助反向模式转换器解决模式相位匹配问题，并利用啁啾结构获得较为平坦的宽带模式转换响应，从而建立对TE0和TE1模式的直接访问通道。结合非对称方向耦合器（ADC）和宽带热光马赫–曾德尔干涉仪（MZI）开关，器件无需复杂的多级中间模式操控，即可实现TE0和TE1模式的独立、可重构上下路操作，同时保持TE2模式在多模总线中的低损耗传输。实验结果表明，该器件在1510–1600 nm的90 nm宽波段范围内实现了插入损耗低于2 dB、模间串扰优于−15 dB。该工作为片上多模光网络中低阶模式的直接访问、动态交换与灵活重构提供了一种紧凑、低损耗且具有扩展潜力的实现方案。
该工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金支持。
论文链接：https://doi.org/10.1364/OL.605979
