我校季文杰博士在《Optics Express》发表题为 “Broadband low-crosstalk compact waveguides enabled by anisotropic metamaterial substrate” 的研究论文，提出一种基于各向异性超构材料基底的新型光波导设计方案，为超高密度集成光子芯片的发展提供关键技术支撑。南京大学赖耘教授和苏州大学罗杰副研究员为通讯作者，季文杰博士为第一作者。
在集成光学领域，随着高性能光子芯片与通信系统需求的不断提升，如何在缩小器件尺寸的同时降低波导间串扰，成为提升集成密度的核心挑战。传统串扰抑制方法多聚焦于包层结构设计，且普遍存在工作带宽窄、设计灵活性受限等问题。
针对这一难题，该研究创新性地将研究重点从 “包层工程” 转向 “衬底工程”，提出在硅波导与二氧化硅基底之间引入各向异性超构材料层，进而实现对光波导串扰的宽带抑制。研究团队通过数值模拟验证，当两个硅波导的中心间距仅为840 nm（小于传统光波导的典型间距）时，在1300~1637 nm 宽波长范围内，基模（TE₀模）的串扰始终低于-20 dB。
图1 在传统硅波导引入各向异性超构材料作为基底实现宽带范围的低串扰传输
该研究明确了基底层在波导串扰控制中的关键作用，突破了传统包层工程的局限，为超高密度集成光子芯片的设计与制备开辟了新路径，有望在光通信、光计算、量子光子学等领域发挥重要作用。
论文链接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-33-13-28357
