近日，我室研究生赵鑫鑫（第一作者）和张巍副教授（通讯作者）在 Optics Letters期刊上发表了题为“Non-volatile Optical Switch Based on Sb₂Se₃-Loaded Three-mode Interference”的论文(Optics Letters, 2025, 50(12): 4022-4025)，文章链接：https://doi.org/10.1364/OL.560265。

       在集成光子学中，多模干涉耦合器和定向耦合器是实现光场调控的核心元件，其工作原理均基于耦合模理论。然而，两者存在显著差异：定向耦合器依赖于特定几何参数下的倏逝波弱耦合，其模式转换效率受限于固定的耦合长度。相比之下，多模干涉耦合器利用多模波导中多个导模的强干涉耦合，能够在特定位置（耦合长度）形成等强度的自成像。这一特性使得通过精确相位调制输入光场，即可动态控制输出端口的光强分布，为实现光开关功能或可调分光比器件提供了独特优势。

       基于此原理，本研究提出并实现了一种基于Sb₂Se₃相变材料的可重构三模干涉光开关。该器件的核心工作机制在于利用Sb₂Se₃的非易失性相变（晶态-非晶态）来动态调控多模干涉区所支持的对称模与反对称模之间的耦合周期。通过精确设计干涉耦合长度，该开关能够在Sb₂Se₃不同相态下，于输出端形成多个稳定的自成像点，从而实现光路的切换功能。实验制备与测试结果表明，所研制的三模干涉光开关表现出良好的性能，其插入损耗约为1.5 dB，且在35 nm的宽波长范围内串扰均低于-6 dB。开关可通过级联多个器件进行扩展，为未来高集成度、可编程光子集成回路的发展提供了新的技术路径。

图1  负载Sb₂Se₃的多模干涉耦合结构示意图

图2  (a) a-SbSe和(c) c-SbSe在1550 nm处开关的归一化光场强度分布；(b) a-SbSe和(d) c-SbSe的透射光谱

图3  在非晶态状态下，(a)对称干涉和(c)非对称干涉输入时开关的透射光谱；在晶态状态下，(b)对称干涉和(d)非对称干涉输入时开关的透射光谱