1、由于集成的全光通信系統相比傳統大體積光通信系統具有穩(wěn)定性高，價格便宜的巨大優(yōu)勢，集成的全光通信系統一直是光學領域內的研究重點和熱點，而非互易器件是集成光通信系統中必不可少的組成部分，非互易器件需要打破洛倫茲互易原理，然而打破洛倫茲互易原理一直是個研究難點，目前打破洛倫茲互易定理的方法可以分為兩大類：磁光方案和非磁方案。磁光方案盡管可以獲得較好的隔離效果，但是磁光材料與補充金屬氧化物半導體工藝不兼容(Complementary Metal

2、-Oxide-Semiconductor, CMOS)；非磁方案不需要集成磁光材料和磁場，但是目前非磁方案實現的光隔離器在工作帶寬、隔離比以及器件結構簡化方面還需要進一步提高。因此本論文的研究目標是尋求一種不需要外加磁場、隔離效果盡可能提高的可集成非互易器件。
　　硅基光波導集成器件由于具有和CMOS工藝兼容、原材料豐富、成本低廉等優(yōu)點，被看好是實現片上非互易器件的重要器件平臺之一，研究基于硅基的非互易器件具有十分重要的意義。本論

3、文的主要內容可以概括為以下兩點：
　　首先，本論文設計了一種分段調制微環(huán)結構，該結構利用分段時空調制方法使得介質折射率隨時間和空間同時變化，從而打破了洛倫茲互易原理，通過對結構進行時域耦合模理論和有限時域差分方法計算，結果表明，方案實現了單向光子躍遷效應，打破了洛倫茲互易原理，此外，本論文還討論了如何利用該方案實現片上可集成的光隔離器，這對于實現片上可集成的光通信系統具有重要意義。
　　此外，本論文還設計實現了一種光的非對稱

4、傳輸器件，光的非對稱傳輸指的是當正向和反向光不同時存在時，正向和反向傳輸的光將走過不同的路徑。方案通過挖崛光力這一新的維度，利用了兩懸空單模光波導之間的光梯度力作用，有限時域差分方法的計算結果表明：在C和L波段內，正向傳輸透過率大約為-6 dB，而反向傳輸透過率被壓制在低于-20.5 dB。該方案具有無源、工作帶寬大、制作工藝與 CMOS工藝兼容的優(yōu)勢，利用該方案，論文還列舉了全光開光和全光與門兩項應用，這對于實現全光信號處理具有重要意