随着人工智能、云计算和数据中心快速发展，高速光互连正由800G向1.6T及更高速率持续演进，对硅光芯片内部核心器件的小型化、宽带化和高集成提出更高要求。

围绕传统绝热耦合器“性能稳定但尺寸偏长”的难题，南通大学微电子学院“智光筑芯”本科生团队持续开展科研攻关，从偏振控制、宽带传输到器件小型化，逐步形成三代核心技术，设计出偏振旋转绝热耦合器和3 dB绝热耦合器等代表性器件。

 

南通大学“智光筑芯”本科生团队开展科研讨论

“传统绝热器件为了保证光稳定传输，往往需要让整个结构缓慢变化，但不同位置实际上并不需要采用相同的变化速度。”项目负责人王白羽介绍，“我们的思路就是让该慢的地方慢、该快的地方快，减少不必要的长度。”

基于这一思路，团队设计的3 dB绝热耦合器长度仅为47.5微米，相比约1960微米的传统线性方案，长度压缩约41倍。项目仿真和设计验证显示，该器件在1400—3760纳米范围内传输效率超过90%。

同时，团队还面向片上偏振管理需求设计了偏振旋转绝热耦合器，器件长度为108微米，较传统线性方案压缩约14倍。这些器件都是集成在硅光芯片内部的基础功能单元。随着高速光互连不断向更高速率、更高密度发展，小尺寸、宽带、高效率的片上器件具有重要应用价值。

  团队设计的超紧凑超宽带3 dB绝热耦合器及代表性性能

项目的形成并非一蹴而就。2023年起，王白羽团队开始接触光波导理论和数值仿真。在导师指导下，团队通过文献研究、器件仿真和产业调研，逐步凝练出“偏振控制”、“宽带传输”和“高密度集成”三个关键问题。

从结构设计、参数扫描，到仿真验证、结果复盘，再到重新设计，团队在一次次试错中不断优化方案，也逐渐从学习已有方法走向提出自己的设计思路。团队现已发表SCI论文7篇，其中4篇由学生担任第一作者，项目负责人王白羽以第一作者发表SCI论文3篇；已有4件学生第一发明人发明专利进入实质审查，5件学生第二发明人发明专利获得授权。

目前，该项目正处于工程验证和商业验证阶段。下一步，团队将继续推进核心器件流片、测试及工程反馈，并探索将相关设计方法应用于更多高速光互连器件。

“我们希望做的不只是把一个器件缩短，而是找到一种更高效的设计方法。”王白羽说，“从学习仿真，到发现问题、提出方案，再到企业工程验证，我们正在一步步把本科生科研成果推向真实工程应用。”

从课堂学习到科研攻关，从数值设计到企业验证，这支本科生团队正在用持续探索，为高速光互连核心器件的小型化提供新的思路。