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龙图腾网获悉中山大学申请的专利一种片上多平面光转换器件及其优化设计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：CN121254420B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24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：202511821072.7，技术领域涉及：G02B6/124；该发明授权一种片上多平面光转换器件及其优化设计方法是由李朝晖;温展鸿;适越通;刘志兵设计研发完成，并于2025-12-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种片上多平面光转换器件及其优化设计方法在说明书摘要公布了：本申请涉及多平面光转换器技术领域，更具体地，涉及一种片上多平面光转换器件及其优化设计方法。将光栅耦合单元、多平面相位片、反射镜一体化集成在同一个玻璃基片上，实现了输入耦合、光路折叠与光场变换功能的三维单片集成，彻底消除了分立式元件间的精密机械对准需求，集成度高，避免了高精度的对准，提高了稳定性，也在一定程度上降低了体积。本发明通过光栅耦合单元实现光场在片内波导与自由空间之间的高效转换，并利用多平面相位片与反射镜组成的MPLC在自由空间中进行任意酉变换，二者协同工作，将MPLC的高模式容量、低串扰优势与光栅耦合单元的片上集成优势相结合，能够实现高性能、小体积的光场变换。

本发明授权一种片上多平面光转换器件及其优化设计方法在权利要求书中公布了：1.一种片上多平面光转换器件的优化设计方法，其特征在于，多平面光转换器件包括： 玻璃基片1，具有相对设置的正面和背面； 光栅耦合单元2，设置于所述玻璃基片1的背面区域或和正面区域，用于实现将玻璃基片1内部的自由空间光场耦合到波导内传播的光场，或将波导内传播的光场衍射至所述玻璃基片1内部的自由空间中传播； 多平面相位片，包含N个相位变换区3，N个相位变换区3间隔设置于所述玻璃基片1的背面区域，或分别位于正面和背面区域；用于实现对自由空间中传播的光场进行相位调制； 反射镜4，用于折叠光路，使光场在所述相位变换区3之间依次反射传播，设置于所述玻璃基片1的正面区域和或背面区域； 优化设计方法包括以下步骤： S1.参数初始化：包括确定玻璃基片1的厚度、相位变换区3的个数、相位变换区3的尺寸、光栅耦合单元2中各个光栅耦合器21之间的间距值；定义工作波长的范围，设置外层循环最大值iMax、内层循环最大值jMax；设置目标性能指标，包括耦合效率、串扰、带宽； S2.外层优化循环： S21.生成更新光栅耦合器21的结构参数，以初始设置的基模光场分布或多平面光转换器件解复用后产生的基模光场分布作为目标光场，根据优化算法优化光栅耦合器21的结构参数； S22.对当前生成更新的光栅耦合器21结构进行电磁仿真，从仿真结果中提取光栅耦合器21输出光场的完整信息；判断循环次数j是否小于等于jMax，若否，则进入步骤S23，若是，则进入步骤S3； S23.计算多平面光转换器件的性能，使用当前的光栅耦合器21的结果参数和优化后的相位分布，计算多平面光转换器件在整个工作波长范围的性能，包括总体损耗、串扰、带宽；记录本次迭代的性能；判断循环次数j是否大于等于iMax或是否达到目标性能，若否，则进入步骤S21，若是，则进入步骤S4； S3.内层优化循环： S31.MPLC前向传播计算，将步骤S22得到的光栅耦合器21的输出光场作为多平面光转换MPLC光场传播的输入光场，计算前向传播到相位变换区3的光场，经过相位变换区3调制后再传播到下一相位变换区3，依次传播直至传播到输出面，记录传播到各个相位变换区3时的光场； S32.计算输出光场与目标光场的模式匹配度，将前向传播得到的输出光场与目标光场进行比较； S33.MPLC反向传播计算，将目标光场反向传播至最后一个相位变换区3，相位变换区3调制后再传播到上一相位变换区3，依次传播直至传播到输出面，记录传播到各个相位变换区3时的光场； S34.更新相位变换区3的相位片分布，通过S31、S32、S33得到的前向传播光场和反向传播光场，以及计算得到的模式匹配度，采用梯度下降法或波前匹配方法更新相位变换区3的相位分布； S35.判断循环次数j是否小于等于jMax，若是，则进入步骤S31；若否，则进入步骤S23； S4.输出最优设计参数，选择以上步骤中性能最优的一组参数。

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