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一种基于椭圆形多模干涉原理的十字交叉波导的制作方法，包括以下步骤：(1)选择二氧化硅作为基底材料，上部生长一层硅片；(2)在硅片上进行融刻，制作基于多模干涉原理的椭圆形十字交叉波导的器件结构，包括竖向部分和横向部分，竖向部分和横向部分结构上完全一致，依次包括前端直波导区域、前端锥形模式匹配器区域、椭圆形多模干涉区域、后端锥形模式匹配器区域、后端直波导区域组成，横向和竖向部分垂直交叉且中心对称，对称中心在椭圆形多模干涉区域的中心；硅片的下部分保留硅基，同时椭圆形十字交叉波导的器件结构完全掩埋于二氧化硅中。本发明串扰和损耗抑制效果好、结构紧凑、制作工艺简单、易于实现、且通用性、鲁棒性好、成本低廉。

本发明提供一种基于全晶体波导的大角度弯曲波导结构的制备方法，属于集成光子学器件制备技术领域，采用精密金刚石刀切割的技术制备波导弯曲结构，具体为①制备两条互相交叠的波导，分别作为入射波导及出射波导；②采用精密金刚石刀切割的方法，在两波导交叠区域进行定位、切割，以形成全反镜结构。其特点及优势主要包括：1.目前唯一可行的全晶体波导大角度弯曲的实现方法；2.制备方法简单，仅需在常规波导制备工艺的基础上增加一次切割工艺；3.损耗小；4.结构紧凑，易于集成；5.适用材料范围广，易于推广。

本实用新型涉及基于纳米条波导耦合谐振腔的石墨烯逻辑异或门装置，包含硅衬底、蓝宝石层、石墨烯纳米条波导、石墨烯矩形谐振腔；蓝宝石层设于硅衬底的上方；蓝宝石层的上表面设有石墨烯纳米条波导、石墨烯矩形谐振腔。石墨烯纳米条波导包含第一石墨烯纳米条波导、第二石墨烯纳米条波导。石墨烯矩形谐振腔包含第一石墨烯矩形谐振腔、第二石墨烯矩形谐振腔。本实用新型实现了紧凑的器件尺寸、高的消光比、高的对比度、超快的响应速率及易于集成的逻辑异或门装置。

本发明公开了一种基于蜂窝光子晶体的拓扑光子晶体光波导结构，光子晶体是一种新型的人工晶体材料，由不同介电常数材料在空间中周期排列组成。可以用来操纵和控制光子，拓扑光子晶体就是将凝聚态物理中的拓扑绝缘体机制应用在光学领域，将光限制在光子晶体不同拓扑态的界面处，让光可以单向传输，抑制背向散射并且在弯曲或缺陷处无散射，因此拓扑光子晶体在很多领域中都得到了应用。本发明针对现有技术的不足，通过改变内部介质柱的介电常数，就可以实现双重狄拉克锥：不需要再去更改其它结构，而且光波导的传输效率高，光子局域性能强且自由度高，本发明技术方案和传统技术相比，本发明的技术方案更加简单易用。

本发明公开一种有聚焦能力的光波导制备方法，该方法包括S1：加工准备、S2：高能离子辐照、S3：次高能离子辐照、S4：表面图案化加工等步骤。本发明还提供一种光波导以及频率转换器。以本发明提供的该方法制备的光波导结构具备聚焦能力，在不缩减光波导核心的截面尺寸的前提下约束光场向光波导的中心汇聚，提升光波导自身的频率转换效率，以方便将其作为频率转换器应用到具体的光路中，帮助提升整体光路的光频率转换效率。

本发明公开了一种石墨烯/光波导结合的微型光谱器件及光谱分析方法，属于集成光子与硅基光电子学领域。器件包括基板、核心吸收单元和信号控制处理单元，其中核心吸收单元包括光栅耦合器、光波导、石墨烯吸收层、隔离层、介质层及调谐电极。光栅耦合器与光波导连接，石墨烯吸收层、隔离层与光波导构成空间夹心结构，调谐电极与石墨烯及介质层电连接用于电学信号施加获取。本发明的微型光谱器件将石墨烯材料与光波导进行结合，以串联结构形式对入射光谱信号进行吸收并对光电信号进行处理。所设计结构在显著提升石墨烯光吸收的同时，实现了器件面向宽光谱信号的选择性吸收及相应光电信号分析重构，对于片上微型光谱芯片和微型光谱设备的开发提供思路。

本发明提供一种新型“面发射”型波导激光谐振腔的设计和制备方案，属于集成光子学器件制备技术领域。在晶体片的侧面制备三条波导，其中两条较短的波导垂直于晶体大面，另一条较长的波导作为主谐振腔，并与前两条波导垂直。三条波导相连构成类“之”字形。利用精密金刚石刀切割的方法，在波导连接处分别切割形成两个沟槽作为全反射镜。其特点及优势主要包括：1.实现了类似半导体VCSEL激光器的面发射特性，有利于波导激光的后续封装；2.使波导激光器结构更为紧凑，降低了光路校对的难度，提高了系统稳定性；3.适用于各类全晶体波导激光器，易于推广。