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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利基于液晶的可调模式转换器及其优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116047754B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310061791.8，技术领域涉及：G02B27/00；该发明授权基于液晶的可调模式转换器及其优化方法是由苏照贤;周泓印;黄玲玲;王涌天设计研发完成，并于2023-01-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于液晶的可调模式转换器及其优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开的一种基于液晶的可调模式转换器的优化方法，属于集成光学，光学通信领域。本发明所述优化方法，通过构建基于液晶的可调模式转换器优化模型，利用伴随算法，主要基于计算得到的目标函数对参数空间的梯度定向更新结构达到更快的收敛速度，使用逻辑判断在保证器件目标功能满足预设性能要求的前提下，尽量减小计算资源消耗以提升生成器件的效率。本发明优化得到基于液晶的可调模式转换器，通过可调模式转换器将从输入波导引入的基模光转换为多个高阶模式光，主要用于光通信链路中不同通道数据的交换，也能够用于片上多通道传感芯片配合智能算法进行数据灵活处理，与模式解复用器结合实现对多路信号的上传和下载。

本发明授权基于液晶的可调模式转换器及其优化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于液晶的可调模式转换器的优化方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1：构建基于液晶的可调模式转换器模型，所述基于液晶的可调模式转换器由晶圆刻蚀形成，刻蚀后的晶圆包括波导、模式转换区域；在晶圆上划分模式转换区域，模式转换区域的长度为L0、宽度为W0；超参数根据晶圆刻蚀工艺和计算资源的限制预先设定，所述超参数包括长度L0、宽度W0、高度H0和模式转换区域的最小特征尺寸；可调模式转换器高度为晶圆器件层的高度；模式转换区域在立体空间被平均分划成n*m个单元长方体，单个单元长方体材料状态分为可调材料或者晶圆器件层；通过设定模式转换区域的长度、宽度和单元长方体的尺寸确定单元长方体的数量n*m；单元长方体的高度等于可调模式转换器的高度；单元长方体结构参数使用密度ρ表示，密度ρ值在0-1之间，其中：0代表该单元长方体为可调材料、1代表器件层材料、中间值为无效；所述0代表的单元长方体填充在晶圆上模式转换区域刻蚀掉的单元长方体空间；由器件层单元长方体和可调材料单元长方体形成模式转换区域阵列作为可调模式转换器； 步骤2：对单元长方体结构参数进行约束和处理；使用高斯模糊算法过滤密度分布ρ中的高频信息，即微小的长方体或者孔洞、尖锐的角，加入高斯模糊处理降低器件加工难度并且增加了器件的鲁棒性；使用二值化映射将处于中间值的参数判断为可调材料或者器件层，消除单元长方体结构参数在迭代中产生无法制作的无效参数；对密度进行开运算直接抹除微小的长方体，对密度进行闭运算填平微小的孔洞； 步骤3：可调材料选用液晶材料；可调器件通过控制液晶指向矢的角度实现相对介电常数的调控；液晶的双折射率越大获得的器件平均品质因数FOM越大； 步骤4：以器件平均品质因数FOM最大为优化目标，以亥姆霍兹方程为约束条件，构建基于液晶的可调模式转换器的模型优化问题；利用伴随算法，基于前向仿真、后向仿真求解得到的电场分布数据获得目标函数对结构参数的梯度，利用梯度定向更新结构参数达到更快的收敛速度，添加逻辑判断； 步骤5：梯度数据处理与结构参数的更新；步骤4得到梯度后，使用ADAM优化器处理梯度数据，并进行参数更新，使器件收敛到局部最优解，得到优化后的可调模式转换器结构参数，即实现对基于液晶的可调模式转换器优化； 步骤6：根据步骤5优化得到可调模式转换器结构参数，在晶圆刻蚀形成可调模式转换器，并在晶圆上刻蚀波导、光栅耦合器；使用液晶对器件的模式转换区域及输入输出波导填充液晶，进而完成液晶盒的制作；得到品质因数满足预设使用性能要求的可调模式转换器。

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