有读者朋友私信让讲讲多模干涉器与定向耦合器，应该看了昨天文章三星：CPO 硅光平台的最新性能与演进路线。
下面先来说说定向耦合器及相关器件。
定向耦合器很好理解。两个物理上分离的单波导，每个波导支持一个独立的导波模式。
当两波导间距足够大时，倏逝场几乎不重叠，模式完全独立，无能量耦合。
当两波导足够接近时，导模的倏逝场发生重叠，光功率在两个波导之间发生周期性交换。
如果我们将其中一根直波导换成一个环形的闭合波导，实际上就构成了微环结构。
海思 / Intel：用于 CPO 的 SiN-SOI 微环调制器
微环的上下耦合区，本质上就是两个背对背的定向耦合器。不过，与直波导耦合不同的是，微环引入了谐振效应，因此能够实现波长选择性的耦合。
继续我们刚才讲的两根直波导耦合。当新产生的两个模式的传输常数差为零时，会发生全部能量交换，否则只会发生部分能量交换。
通过控制耦合长度，理论上可以设计出任意分光比的耦合器，例如 10:90、50:50、20:80、70:30 等。
我们也可以在两条条形波导上增加电极，通过注入电流来改变波导臂的折射率，从而使两条波导的传输常数产生差异，实现不同比例的耦合。
不过需要说明的是，光在耦合、传输以及结构突变的过程中，不可能实现百分之百的完美传递，一定会发生吸收、散射、泄漏和反射，这些都会引入损耗。
例如，在昨天的文章中我们提到，三星平台的硅与氮化硅定向耦合器，插入损耗均小于 0.1 dB。
在极端情况下，定向耦合器工作在 0% 和 100% 两种输出状态，并且可以在两种状态之间切换，这时它就实现了光开关的功能。
如下图所示，就是通过直接电控定向耦合器来实现的光开关。
其中，SiN 波导负责低损耗、长距离的光传输，而铌酸锂构成的可调波导则负责高速的电光控制。
另外，依靠定向耦合器的分束与合束功能，也可以实现马赫-曾德尔型光开关。
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