大数据业务的迅速发展带来急剧增长的网络流量，但目前广泛应用的光电接口和处理器的性能仍需加速升级。近日，哈工大（深圳）电子与信息工程学院徐科副教授、理学院宋清海教授与上海交通大学杜江兵副研究员、何祖源教授团队合作，为片上多模光学系统的大规模集成解决了模间串扰和损耗问题。该成果近日以《高密度集成和任意布线的模分复用光子回路》为题发表在《自然》旗下综合类子刊《自然·通讯》上。

目前，光芯片正在逐步取代传统的电芯片，成为通信芯片的主流。除了通信，光芯片还能用于激光雷达、平行计算、大规模光开关、三维光电集成等具有巨大发展潜力的前沿项目，成为自动驾驶、新一代计算机、超高清电视等领域的核心部件。与电处理芯片相比，光芯片能耗更低、速度更快，而且能利用波长、模式、偏振等参量实现波分复用、模分复用和偏振复用等多路并行处理技术。其中，片上模分复用技术可以在不增加激光器数量的情况下显著提高芯片的并行处理能力。不过，目前该领域的研究和应用仍具有模间串扰、损耗和尺寸面积等众多挑战。

为此，徐科副教授课题组及科研合作团队基于一种“二维码”光子结构和优化算法，通过对波导有效折射率的精准调控，设计并制备了片上模分复用的关键功能性器件。该项研究不仅通过一系列新型功能性器件实现了任意互连的模分复用光子回路，还为片上多模光学系统的大规模集成打下了重要基础。

哈工大（深圳）团队的这一最新成果，日前发表在《自然·通讯》上。哈工大（深圳）为第一完成单位和通讯单位，该校电子与信息工程学院2018级博士生刘英杰为第一作者，电子与信息工程学院徐科副教授、姚勇教授，理学院宋清海教授和上海交通大学杜江兵副研究员为共同通讯作者。