近来，上海交通大学电子信息与电气工程学院光传输与集成光子学试验室（OTIP）苏翼凯教授课题组何宇博士联合贝尔试验室、上海大学先进通讯与智能网络研制中心团队，提出并试验演示了一种具有必定工艺容差的片上高阶形式复用器。该项作业根据亚波长超外表结构对光场的调控机理，有用处理了片上多模态耦合存在的模间色散及相位失配问题，完结了16阶形式（TE0~TE15）的纪录性复用阶数。课题组试验演示了根据片上模分复用技能的高速数据传输，可完结2.162 Tbit/s的净数据率，这是现在见于报导的片上器材单波长最高数据传输速率。相关效果以“On-chip metamaterial-enabled high-order mode-division multiplexing”（片上超外表辅佐的高阶形式复用）为题发表于世界闻名光学期刊《Advanced Photonics》上。

　　跟着移动作业、云核算、长途医疗等互联网新事务的呈现，以及社会信息化进程的加快速度进行开展，人类已进入了“大数据”年代。宽带网络和数据中心的信息传输与交流容量在曩昔4年内增长了10倍以上，高于传统摩尔定律的增速。这对光通讯技能提出了更高的要求，光通讯传输技能正朝着更高调制速率和频谱功率、更低能耗和本钱的超大容量光通讯体系开展。估计到2030年，片上光传输容量将达Pbit/s量级，为集成光芯片的开展带来非常大应战。

　　多维复用作为一种综合性复用技能，结合光的多个物理维度完结信道利用率的最大化，将成为片上超大容量光通讯体系开展的趋势。波分复用、偏振复用技能已相对老练，形式复用作为一个新的物理维度近年来取得广泛研讨。但是，受限于硅资料本身高折射率所带来的模间色散及相位失配等问题，现有片上形式复用技能的相关报导仅局限于低阶形式。

　　为处理以上问题，何宇立异性地运用超外表结构，经过改动亚波长标准周期内硅资料与上包层SiO2占比，完结等效资料折射率的梯度散布，从而可在大标准内对波导内形式的有用折射率进行调控，处理不同形式间的折射率失配问题，完结超紧凑绝热形式耦合。该计划为片上无源器材规划供给了一个新的自由度，可经过调理硅纳米柱在单周期内占比，完结对片上光波导资料折射率的调控。

　　根据以上原理，该团队规划完结了16个形式的硅基片上模分复用/解复用光芯片，比较传统形式复用器材通道数提升了3倍以上。16个形式并行传输，信道间串扰低于-10.3 dB。该作业根据自主研制和加工的芯片，加载了高速信号以完结单波长单偏振的2.162 Tbit/s净数据率传输，体系频谱功率可达43.24 bit/s/Hz。该效果为面向片上光互连的硅光集成芯片供给了超高数据容量和超高集成度的技能计划。此外，该项技能也有广泛远景可应用于量子光通讯、人工智能等前沿范畴，经过形式通道数极大地拓宽量子编码、光核算所需的并行通道数，从而完结更高的信道容量及硬件加速水平。

　　上海交通大学为该研讨的榜首完结单位，博士后何宇为榜首作者，苏翼凯教授为通讯作者。论文首要完结人前言：何宇（上海交通大学博士后）、李星峰（上海交通大学博士生）、张永（上海交通大学副研讨员）、陈昊硕（美国贝尔试验室研讨员）、黄烨恬（上海大学博士）、苏翼凯（上海交通大学教授）等。

　　《Advanced Photonics》创刊于2019年，是由我国科学院上海光机所、我国激光杂志社和SPIE联合出书的旗舰期刊。《Advanced Photonics》一直引导严重科学效果传达开展，2022年影响因子17.3，排名全球光学期刊第四（4/100）。