模態工程濾波器實現矽光子平台的高效波長分波

矽光子整合的關鍵挑戰

波長分波多工（Wavelength division multiplexing, WDM）技術能讓多個光訊號共用一條光路，是通訊與量子運算的核心技術。要將 WDM 整合到矽光子平台，須克服通道間干擾與損耗控制等問題，尤其在量子應用中，對於單光子訊號的完整性要求極高。

創新設計：抑制旁瓣的 Bragg 濾波器

傳統 Bragg 濾波器因結構對稱，易在反射光譜中產生旁瓣，影響濾波精度。研究團隊透過模態工程，設計出側牆對稱性漸變的濾波器，讓光模從基模逐漸轉換為高階模，再透過結構漸變控制模態互動，有效抑制反射旁瓣達 20 dB 以上。

模擬與製系統整合：模態加減耦合器實現高效選波

為擷取目標波長訊號，裝置結合一組針對模態特性設計的加減耦合器（modal add-drop, MAD），可精準導出選定波長，同時保有低插入損耗與高通帶純度。該裝置在矽絕緣體平台上製作並完成實測，驗證其低損耗與優異的旁瓣抑制能力。

結論

本研究提出的模態工程 Bragg 濾波器搭配 MAD 耦合器，可在矽光子晶片上實現精確、低損耗、多通道的波長分波功能。此技術具備良好擴展性，特別適合應用於量子通訊與多波長光子整合系統。

參考資料

[1]    D. E. Medina et al., "Wavelength Division Multiplexer Based on Modal-Engineered Bragg Filters in Silicon," Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, Université Paris-Saclay, CNRS, Palaiseau, France; Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Physique de Nice (INPHYNI), Nice, France, 2024, pp. 1-6, doi: 979-8-3503-9404-7/24/$31.00 ©2024 IEEE.