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关键词： 放射治疗   精准性   多叶光栅   控制系统  

摘要： 随着肿瘤放射治疗技术的发展，精准放疗越来越受到人们的关注，而多叶光栅(Multi-leaf Collimator, MLC)作为实行精确放疗的重要设备，被广泛的应用于适形放射治疗和调强放射治疗中。多叶光栅作为加速器及其他放疗设备的一部分，在实行精准放疗过程中，其性能的优劣直接影响放疗效果的好坏。本文主要对多叶光栅控制架构进行研究，对几款经典的多叶光栅控制系统和本文给出的两种多叶光栅系统进行了重点介绍，并根据其结构和设计特点进行了详细分析。

关键词： 可重构超表面   信道获取   稀疏贝叶斯学习   信道外推   张量   克拉美罗下界  

摘要： 可重构超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)是一项革命性新技术,可以有效提升通信网络效率。通过独立调整每个可重构无源元件的电气特性,RIS技术可以实现自适应地控制无线电磁环境,从而以较低的硬件成本和能源消耗,提升无线通信信号的传输质量。为了充分发挥RIS在无线通信系统的强大能力,有必要获取精确的RIS信道状态信息。然而,RIS通常配置大量反射单元,这导致RIS信道尺寸巨大。因此,较高的导频开销是目前RIS信道获取所面临的严峻挑战。本文围绕RIS辅助通信系统的信道获取问题,研究了基于稀疏贝叶斯学习(Sparse Bayesian Learning,SBL)的信道外推方案,旨在以较低的导频开销估计高精度RIS信道。具体地: 针对RIS辅助通信系统下信道获取难题,利用RIS信道之间的强相关性和多域稀疏特性,以信道外推为核心思路,以基于SBL的稀疏张量恢复算法为主要手段,实现从部分RIS信道外推至全部RIS信道,克服高维RIS信道获取的高开销、高复杂度瓶颈。具体地,首先,通过关闭部分RIS反射单元,构建从部分信道观测中获取全部信道的信道外推问题。然后,执行基于SBL的稀疏恢复方案,利用稀疏信道和多径参数间对应关系,提取RIS信道多径参数,并完成信道重构。特别地,本文将传统向量-矩阵系统的SBL推广至张量系统,构建促稀疏的未知变量先验分布,用低维超参数有效捕获信道张量的多域稀疏性,采用低复杂度迭代算法求解超参数。最后,仿真结果表明,从算法收敛速度、导频开销以及信道获取精度的角度,本文所提出的信道外推方案能有效解决RIS信道获取问题。 针对RIS信道外推性能界定问题,通过推导信道多径参数的Fisher信息,基于RIS信道估计的克拉美罗下界,量化RIS信道外推方案性能和理论性能极限之间的差距,重点关注信道压缩策略在信道外推方案中的关键性作用,明确其对RIS信道外推性能界的影响,进而为优化RIS信道外推方案提供可行方向。一方面,针对导频子载波上的信道,探究RIS信道的空间域外推性能界限。另一方面,针对正交频分复用场景下用户的所有子载波信道获取需求,探究RIS信道的空间-频率域联合外推性能界限。在数值仿真中,首先,证明本文所采取的信道压缩策略的有效性;然后,通过改变信道空间域和频域采样因子,直观分析空间域和频域信道压缩策略对外推性能界的影响;最后,通过和对应的信道外推性能的克拉美罗下界对比,再次验证了基于SBL的信道外推方案性能的优越性。

关键词： AR成像系统   体全息成像   衍射光波导   光栅复用   二维色散  

摘要： 应增强现实对光学显示技术的需求而生,衍射光波导显示技术成为近眼显示的一个研究热点。衍射光波导结合了衍射光栅的高衍射特性以及光波导的轻薄特性,为增强现实显示技术(Augmented Reality,AR)提供了可以同时高效显示虚拟和现实场景的解决方案。本文针对衍射光波导的成像和色散特性进行分析和研究,从限制其在AR成像发展的色散特性出发,针对体全息光栅的角度和波长选择性带来的成像质量问题,设计优化其结构参数,提高成像质量;并基于该系统在光谱检测方面的可能性,对其二维(2D)色散检测进行可行性分析,并进行数值和仿真分析。本论文的主要工作如下:(1)通过介绍目前AR近眼显示中主流的平面波导方案,对比各方案的原理和优缺点,提出衍射光波导在国内研究中的重要性。同时,为了优化AR近眼显示中角度和波长选择性带来的色散问题,进一步满足人眼对视场角(Field of View,FOV)和色彩的需求,本文采用光栅复用即多层光栅重叠的方案,并在仿真中搭建系统结构,通过光线追迹对成像质量进行探究。最终通过多层光栅重叠,实现了角带宽扩展下的彩色显示。(2)结合系统结构与虚像相位阵列(Virtually Imaged Phase Arrays,VIPA)的相似性,提出一种新的二维色散产生方案,通过添加一块垂直方向的光栅色散元件,对光源中的波长信息进行二次分离,然后通过电荷耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)进行检测。(3)对二维色散进行了数值分析和光线追迹的仿真。通过设置不同波段的探测光源,在一百万条光线追迹的情况下,探究不同波长点最后在CCD高像素面阵上的位置信息。将数值分析与光线追迹后的结果进行比较分析,验证该方案的可行性。同时,还对该系统的波长可测范围以及波长分辨率进行了探究;然后将该系统与基于VIPA的二维色散进行了比较。最终,该系统可实现200nm左右的可测波长范围,明显优于VIPA。

关键词： 听神经鞘瘤   弥散张量成像   面神经   3D Slicer  

摘要： 目的探讨DTI技术在听神经鞘瘤患者术前面神经重建的应用价值,寻找针对听神经鞘瘤病人扫描DTI图像合适的参数,并尝试建立一套面神经纤维束重建流程。方法本研究前瞻性收集2021年7月～2023年3月在宁夏医科大学总医院神经外科就诊并行手术治疗的15例听神经鞘瘤患者的临床资料,所有患者术前均行常规磁共振序列扫描及DTI序列扫描,术前应用DTI技术通过3D slicer软件重建出肿瘤与面神经的相对空间位置关系。将DTI重建面神经结果与术中显微镜下所见进行比对,通过显微镜观察的实际情况和电生理刺激确定面神经相对于肿瘤的位置。评估本研究方法中DTI重建面神经结果的准确性。并评估患者术前及术后2周的面神经功能,评估采用House-Backmann(H-B)分级进行。结果15例患者术前均通过DTI技术重建出面神经走行,15例患者重建的面神经可以同时显示通过脑干端及内听道的走行,其中1例患者重建出的面神经纤维显示较为分散,数量较少。经过术中实际观察验证,15例患者中14例患面神经重建结果与术中实际位置一致,吻合率93.33%(14/15)。1例术前重建位置位于肿瘤腹侧中央,术中实际位置位于腹侧下方。15例患者中12例(80.00%)肿瘤达到显微镜下全切除,3例肿瘤(20%)为次全切除。所有患者均解剖保留面神经。术前面神经功能Ⅰ级的10例,II级的4例,Ⅲ级的1例,术后2周面神经功能Ⅱ级的10例,Ⅲ级的5例。结论通过术中验证,证明DTI技术重建面神经走行与面神经实际走行吻合率较高,值得应用,但在判断纤维束形态方面,并不能为术中提供参考依据。术前应用DTI技术重建面神经,可以让术者在术前了解肿瘤与面神经的相对位置关系,在术中有目的地寻找面神经,有利于减少术中神经损伤并保护面神经功能。

关键词： 二维材料   砷化锗   各向异性   旋光效应   谷极化  

摘要： 晶体结构各向异性的二维(2D)材料相较其体材料而言,具有更加丰富有趣的光学、电学和热学等性质,在场效应晶体管、超导体、发光器件、太阳能电池和光电探测等领域得到了广泛的应用。IV–V族化合物GeAs窄禁带半导体是一种典型的二维范德华(vd W)层状结构材料,具有明显的各向异性,在微/纳光子和电子器件中存在潜在应用。本文借助共聚焦显微拉曼光谱和傅立叶变换红外透射/吸收光谱等手段,系统研究了二维GeAs的光学性质,获得的主要结果如下:1)利用变条件(温度、偏振、几何配置等)拉曼光谱研究了GeAs的振动模式、面内各向异性和热相关参数。在室温下,测得12种主要拉曼振动模式,包括4种B模式和8种A模式。结合微观结构表征和偏振角分辨拉曼光谱,确定了GeAs的armchair和zigzag方向。研究发现,随着偏振角的连续变化,拉曼强度和部分模式的拉曼位移都会呈现出不同的对称性演化规律。其中,强度的周期性变化可由拉曼张量描述,而位移的周期性变化可从声子色散关系中获得解释。同时还发现,在83 K至823 K温度范围内,拉曼模式的温度依赖性可以给出一个与热相关的常数,根据该常数能直接推导出包括热膨胀系数、格林爱森常数和准粒子寿命等关键热学参数,实验结果与计算预测一致。该研究为理解二维范德华层状GeAs结构相关的光学各向异性及其热学性质提供了新思路。2)利用红外透射/吸收谱研究了GeAs的光学带隙、谷极化、旋光效应,以及厚度对GeAs光学性质的影响。在室温、近红外光源、真空条件下,从实验上测得块体GeAs的光学带隙值,约为0.89 e V。利用偏振角分辨透射光谱表征手段,发现GeAs具有自发谷极化性质,即不同的谷对于不同方向的线偏光所产生的吸收明显不同,两谷对应的能量分别为0.75 e V、0.93 e V,结合偏振角分辨拉曼光谱和透射电镜显微图像,得出GeAs的较小带隙对应其armchair方向,带隙较大值对应其zigzag方向。此外,不同配置下的透射光谱发现,GeAs具有强的旋光性,是一种双轴晶体,其光轴方向分别为armchair和zigzag方向。更有意义的是,通过机械剥离法制备了不同厚度的GeAs样品,发现GeAs的厚度与两谷对应的光学禁带宽度呈反相关,厚度越大,带隙值越小,且随着厚度增加,两谷的能量差增大且趋于饱和,这表明GeAs块体具有强的自发谷极化特征,而减薄后的GeAs则可能为顺谷态。最后,对不同厚度的GeAs进行不同配置的透射谱测试,发现其旋光性具有明显的厚度依赖性,即样品越厚旋光性越明显。

关键词： 一维波动方程   Lyapunov理论   故障检测   PDE-ODE   故障估计  

摘要： 随着科技的发展,控制理论在各个行业得到了广泛应用,而在现代控制理论中,系统故障永远是一个不得不考虑的问题.为了尽可能的避免系统故障造成的财产损失,需要尽快检测到故障的发生和了解这些故障的性质.在现有的研究中常微分系统故障诊断问题已经具有了较为完善的体系,而针对偏微分系统故障的研究则相对较少.而随着对偏微分方程研究的不断发展,偏微分方程的故障诊断问题也越来越受到人们的关注.本文将研究一类变系数波动方程的故障诊断问题,具体如下:1.研究带有扰动和故障的变系数波动方程故障检测问题.首先设计一个观测器,并借助这个观测器构造误差系统.接着使用Lyapunov方法分析误差系统的稳定性情况,根据系统输出设计合适的残差和阈值,然后给出故障检测逻辑:当残差大于阈值的时候检测到故障的发生;残差小于阈值时认为系统处于健康状态.在最后给出数值模拟来验证理论结果的有效性.2.讨论变系数级联波PDE-ODE方程的边界执行器故障诊断问题.首先设计一个故障诊断方案,并根据执行器故障的特殊性质,线下识别执行器的故障类型.接下来,设计一个用于故障估计的观测器,给出误差系统.然后通过Lyapunov方法,设计故障估计的自适应更新律.最后,完成系统的适定性分析,并给出数值仿真验证上述研究的有效性.

关键词： 张量填充   均衡矩阵化   ε-稀疏指数   离散余弦变换   Ket扩展   全局收敛性  

摘要： 张量填充问题是张量计算中的重要问题之一,有着广泛的实际应用.给定观察到的不完整数据,张量填充的目标是填充其缺失部分,从而在一定程度上恢复数据.在本文中,结合几种最新成果,提出了ε-稀疏指数张量填充方法来解决张量填充问题.该方法充分考虑了矩阵的ε-稀疏指标、均衡矩阵化方案、Ket扩展技术和离散余弦变换.另外文中还给出了一种易于实现的求解算法,且每个子问题都可以精确求解或近似求解.同时,在不做任何假设的情况下,建立了所提算法的全局收敛性.通过在实际数据上的实验表明,该方法优于几种最先进的方法,特别是在低采样率的情况下,其恢复效果更佳.本文首先给出了张量填充及其方法研究的一些现状,由于均衡矩阵化方案定义的张量列车(TT)秩对于捕获张量不同模之间隐藏的相关性具有较强能力,从而其在张量填充问题上有着广泛的使用.基于此点,本文提出了一种基于TT分解张量填充模型.同时,本文运用了Ket扩展技术.Ket扩展技术作用于低阶张量,是使低阶张量重构为高阶张量的张量扩展工具.算法中使用此技术以提高我们方法的性能.本文又利用离散余弦变换(DCT)低秩正则项,使模型达到更好的恢复效果.其次,本文阐述了与张量相关的部分定义以及求解闭式解和证明收敛性所需的关键引理.之后,提出了ε-稀疏指数张量填充(TCSI)模型,针对此模型,给出了一个求解TCSI的非精确ALM算法以及问题的闭式解.同时在无需做任何假设说明的情况下,分析了算法的全局收敛性.而后给出了不加DCT时的s TCSI模型,并给出了求解s TCSI问题的ADMM算法.最后,图像修复的数值实验结果展现了文中所提方法在PSNR值方面的优越性,且在视觉和定量测量方面优于其他几种比较方法,尤其是在数据缺失比率较高的情况下,该方法恢复效果显著.

关键词： 超声手术刀   波动方程   仿真模型   结构设计   性能分析  

摘要： 现代医疗领域新型医疗器械不断涌现,超声手术刀作为一款较为先进的切割止血设备,在医学领域得到了广泛的应用。超声手术刀又有“无血手术刀”之称,具有切割与止血功能,工作机理是超声发生器产生高频交变电流,通过超声振子将电信号转换为机械振动,外接超声工具杆(超声刀头)与生物组织接触后产生微声流作用、空化效应以及热效应,对生物组织进行切割与闭合。超声手术刀主要优点体现在刀头固有的热特性可以在较低能量下同时切割和凝闭生物组织,有效减少术中疼痛,缩短恢复时间,保持手术操作区域干燥和清洁,提供良好的手术操作视野。然而,当前超声手术刀在使用过程中存在一些问题,主要体现在术中操作自由度较少,无法进行弯曲,难以完全覆盖腹腔、甲状腺等操作空间受限部位的切割与闭合操作。本文深入研究超声手术刀工作机理,研制一款末端弯曲角度可调的超声手术刀,并开展相关验证试验,主要内容如下:1.通过探究杆件中弹性波传播特性,构建等截面圆柱杆、变截面圆柱杆弹性波波动模型。在此基础上,结合变截面弯曲梁理论,推导了弯曲变截面杆中弹性波波动方程。2.根据超声手术刀工作特性,选择粘弹性材料镍钛合金作为超声手术刀工具杆制作材料。通过研究材料属性及波导特性,设计两款不同结构形式的超声手术刀工具杆。同时,设计基于绳驱的外载荷结构,用于提供超声手术刀末端弯曲自由度。3.采用仿真软件,对弯曲梁结构进行弯曲应力、模态及谐响应分析,获取应力云图、谐振频率及末端输出振幅,优化弯曲梁结构。4.开展超声手术刀性能试验,测试不同弯曲角度下的导纳、末端振幅,探讨超声手术刀工具杆的物理特性。搭建生物组织切割试验系统,分析生物组织的切割效果与温度分布情况,评估末端可弯超声手术刀工具杆的工作性能。

关键词： 亚波长光栅   三镜两腔   两腔解耦   光探测器   窄线宽   蘑菇型台面  

摘要： 通信技术迅猛地发展,是推动信息社会进行深刻变革的重要动力之一。高速大容量的光通信技术始终是人们追求的目标。作为光通信系统中的核心光电子器件之一,光探测器的研究一直是光通信领域的热门方向。为满足光通信技术日益增长的高速大容量需求,光探测器面临的挑战日益严峻。随着微纳结构的研究发展,集成光电子器件在材料、结构、工艺和性能等方面有了长足的进步。人们发现通过与微纳结构一体化集成,不仅能够有效提升光探测器的高速高响应性能,还能实现偏振、滤波、调谐等特性。平面电介质材料高折射率差亚波长光栅作为一种典型的微纳结构,具有出色的光束控制能力,对集成光探测器的开发具有重要意义。本文以基于亚波长光栅的高性能光探测器为核心展开:研究亚波长光栅的光学现象及其物理规律,阐明其对光束传播的控制机理;研究亚波长光栅在光子集成和光电集成中的应用;研究将亚波长光栅与光探测器集成,以实现光探测器的高速、高量子效率、窄线宽和可调谐等特性。主要创新点和研究成果如下:1、提出一种亚波长光栅TE偏振汇聚透镜。该光栅采用了两种厚度的亚波长光栅条块,能获得更为丰富的相位选择,较之于采用一种厚度的光栅(同等设计要求)更易实现。据此设计的一种TE偏振汇聚透镜在1550nm入射光照射下,其焦距为7.2μm,透射率达72%,汇聚光斑的半高全宽为0.8μm。而同等设计要求下,难以设计出采用一种厚度的TE偏振汇聚光栅。并且,从理论上探究了一维亚波长汇聚光栅的汇聚机理,解释了亚波长汇聚光栅的焦点偏移现象。在菲涅尔直边衍射近似下,提出了描述汇聚光场强度的分布公式,可以用来表征焦移。为指导汇聚光栅的设计,提出了一个拟合公式来预测实际焦距。2、提出一种具有锯齿状相位面的亚波长光栅分束器。本分束器由两种相位差为π(正入射下的0级透射相位)的光栅条交替排列而成,其分束角度和功率比由两种光栅条的周期决定。对比于由两个偏转光栅组成的分束器,本分束器具有以下优势:在尺寸上更易拓展;不论是正入射下还是小角度斜入射下,都能实现大角度分束;无需中心对准,在任意部分都能将入射光分束并保持入射光的原光斑形态;具有更高的衍射效率、更低的能量损失和更高的制备误差容忍度。3、提出一种基于亚波长光栅对称斜反射镜的新型Fabry-Perot谐振腔(SWG-DBR谐振腔)。该谐振腔可以等效为腔长不同的多区域F-P腔,能实现光场横向压缩,改变谐振光场的宽度。推导了此谐振腔的谐振条件,并阐明了光场宽度与腔长和斜反射镜的偏转角的关系。作为示例,设计了一个横向尺寸为25μm的SWG-DBR谐振腔,固定其光栅偏转角为1°,通过变化腔长(4、8、12和16个波长左右),仿真了不同区域的谐振光场。4、提出一种滤波腔和吸收腔(两腔)解耦的三镜两腔型光探测器。将滤波腔顶镜和RCE光探测器底镜组成一个反射镜,并作为三镜两腔结构的中镜,即构成了一个两腔解耦的三镜两腔光探测器。设计并仿真了一个此结构的光探测器,工作波长为1550nm,吸收层厚度为217nm,量子效率达到了 96.3%。5、提出一种基于亚波长光栅的一镜斜置三镜腔光探测器(SWG-OMITMC-PD)。将SWG-DBR谐振腔代替三镜两腔结构中的吸收腔腔结构就构成了此光探测器结构。SWG-OMITMC光探测器依据新颖的两腔解耦机理,能有效缓解响应速度、量子效率和光谱线宽三者之间的相互制约关系,实现高速、高量子效率、窄线宽和大调谐范围。在-3V偏压,工作波长为1550 nm,台面直径为32 μm,吸收层厚度为400nm时,其内置的PIN光探测器能达到33.5GHz的3dB带宽和19%量子效率。而该器件将量子效率提升到了 93.2%,光谱线宽仅为0.12 nm,在保证量子效率大于80%的前提下,其波长调谐范围可以达到28 nm。6、提出一种基于二维亚波长反射汇聚光栅的蘑菇型光探测器。蘑菇型PIN结构通过减小吸收区的面积,降低器件结电容,从而提高响应带宽。再通过集成二维亚波长反射汇聚光栅,将未被吸收的入射光反射回到吸收层,可以增强光吸收,提高器件响应度。设计并制备了集成二维亚波长光栅的蘑菇型光探测器,台面直径为30 μm,吸收区厚度为0.5μm,工作波长为1550nm。测试结果表明,在3V反向偏压下,蘑菇型光探测器3dB带宽达到了 24.1GHz,比相同尺寸的PIN光探测器提高了 39.9%,响应度为0.221 A/W,且在反射汇聚光栅的作用下提升到了 0.303A/W。

关键词： 光栅耦合器   多波长匹配   相位匹配   模场匹配  

摘要： 硅基光集成芯片由于具有低成本、高稳定性和大带宽等优点，被广泛地应用到光通信、光传感、光探测与光互连等各个领域。但是要实际地应用硅基集成芯片，除了考虑芯片上器件的信号处理功能，如何实现光纤与芯片之间的高性能耦合也是一个关键问题。作为光纤与芯片之间的典型耦合器件，光栅耦合器适合大批量制造和封装，成本低，并且可以兼容晶圆级别测试。然而，由于光纤和硅基芯片的典型尺寸差异大，其模场也存在失配的问题，导致光栅耦合器的耦合效率和带宽性能低。此外，随着通信容量需求的不断增大，光栅耦合器件在如波分复用等有大带宽需求的系统中应用广泛，但是传统光栅耦合器设计方案获得的带宽有限，无法满足日益增长的应用需求，所以需要能够支持宽带和高效性能的耦合器设计方案。　　因此，为了实现光栅耦合器的宽带高效耦合，本文首先分别研究了多个波长情况下光栅耦合器的有效折射率(EI)匹配和模场(FP)匹配原理，根据这些原理研究了多波长EI匹配和FP匹配误差的衡量指标以及提出方案。然后通过研究光栅参数对多波长EI匹配误差的影响以及光栅性能的变化,进一步探索了多波长EI匹配误差对耦合性能的影响，实现了多波长EI匹配的光栅耦合器。同样地，研究了不同光栅参数分别对多波长FP匹配程度的影响以及性能的变化，进一步探索了多波长FP匹配对光栅耦合性能的影响，实现了多波长FP匹配的光栅耦合器。最后，本文提出了一种在多个波长同时提升光栅耦合器的EI匹配和FP匹配的设计方法，实现了宽带高效均匀光栅耦合器设计。本文的具体工作内容包括以下四个方面。　　(1)研究了光栅耦合器在多波长情况下匹配的原理。建立了光栅耦合器模型，详细分析了光栅耦合器的单波长匹配基础原理，提出了基于多波长的EI匹配和FP匹配原理和方案。定义了衡量多波长EI匹配和FP匹配程度的均方根误差RMSE-EI和RMSE-FP作为指标。最后分析比较了不同的数值方法，为后文的研究奠定基础。　　(2)研究了光栅耦合器在多个波长时的EI匹配影响因素及其对光栅耦合性能的影响规律，利用该规律提升了光栅耦合性能。提出了多波长有效折射率匹配均方根误差(RMSE-EI)衡量多波长EI匹配程度,并研究了不同RMSE-EI对光栅耦合器性能的影响，其中，采用1525nm到1575nm范围内的积分效率(ICE)作为衡量光栅耦合器性能的指标。通过研究发现，在RMSE-FP参数固定时，降低RMSE-EI可以增大光栅耦合器的耦合性能ICE。最后，对比分析了不同RMSE-FP下多波长EI匹配对均匀光栅耦合器性能的影响，实现多波长EI匹配的光栅耦合器设计。经过多波长EI匹配优化的光栅耦合效率可达46％,1-dB耦合带宽可达50nm,在目标范围1525nm到1575nm内的ICE可达21.5,相比于单波长匹配的均匀光栅耦合器的ICE提升了3.7。　　(3)研究了在多个波长FP匹配的影响因素和耦合情况，发现了多波长FP匹配对光栅耦合性能的影响规律，利用规律提升光栅耦合性能。本文提出了多波长FP匹配均方根误差(RMSE-FP)来衡量多波长模场匹配程度，并研究了不同RMSE-FP对光栅耦合器ICE性能的影响。通过研究发现，在RMSE-EI参数固定时，降低RMSE-FP可以增大光栅耦合器的耦合性能ICE,本文也对其他情况下的RMSE-FP影响做了分析。通过降低RMSE-FP来增大多波长FP匹配，从而提升了光栅的效率和带宽性能。优化得到的耦合效率可达45.7％,1-dB耦合带宽可达47.33nm,在目标范围1525nm到1575nm的积分效率ICE可达21,相比于单波长FP匹配的均匀光栅耦合器ICE提升了3.2。　　(4)研究了同时提升多波长EI和FP匹配对耦合性能的影响,通过降低RMSE-EI和RMSE-FP,实现了耦合效率和带宽提升的光栅耦合器。经过多波长匹配综合优化的均匀光栅耦合效率可达49％,1-dB耦合带宽可达52nm,积分效率ICE为22.31。进一步优化BOX层厚度，可以实现59％的耦合效率，1-dB耦合带宽可达56.47nm,ICE达到27.52,相比于单波长匹配的均匀光栅耦合器提升了9.72。结果表明，本文提出的多波长方案能有效地提升光栅耦合器的效率和带宽性能。此外，本文也对光栅耦合器的容差性能进行了分析，并介绍了光栅制作工艺以及单步刻蚀的光栅耦合器制作步骤。