近日，医学信息与工程学院物理与电子技术教研室团队的徐杰博士（第一作者）和罗亚梅博士（末位通讯作者）在全光通信领域取得了突破性进展。其研究成果于3月22日被国际知名学术期刊《Optics and Laser Technology》正式接收，题为“Assembling Magneto-Optical Heterostructures for All-Optical Multi-Functional Devices”。

近年来，单向边界模式因其突破衍射极限、强健的信息处理/计算能力及低损耗特性成为研究热点。基于光子晶体拓扑保护边缘模，研究者已提出分束器、滤波器、环形器和相位调制器等多种功能器件方案。然而，光子晶体仍面临制造工艺复杂、器件尺寸相对导波波长过大等挑战，制约着亚波长乃至超亚波长光学器件的实现。

图1. 基于剩磁YIG实现可组装可调控的多功能全光器件

在文章中，徐杰等人成功在微波频段利用简单的直波导单向传输结构构建了可灵活组装的亚波长多功能全光器件（如图1所示）。理论上通过对输入端的旋转即可实现器件功能在滤波、逻辑运算、分束和相位调控之间的转换。在相位调控方面，该论文指出利用INZ模式特殊的空间相位不变特性可以实现控制边界材料的长度实现对输出相位的灵活调控。若将多个单向波导组装成Y型结构，通过设计合适的结构臂可以实现丰富的功能，如可以将一整个能带一分为二，使得不同频带的电磁波稳定地从不同的臂输出，即实现滤波功能。类似的，也可以实现如图2所示的对输入电磁波进行分束比（splitting ratio）可调的分束功能。

图2. 基于单向电磁模式的分束比可调的Y型分束器

据了解，《Optics and Laser Technology》是Elsevier旗下一本专注于光学与激光技术领域的前沿研究的知名期刊，属于中科院2区TOP期刊。该杂志的核心研究领域包括激光技术与应用、光学器件与系统、光学材料、先进光学制造及光学测量与检测。