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采用三维结构光子器件可以实现多维度的空分复用,即并行处理多路信号,从而增加传输容量,提高集成密度。文章根据三维多模干涉耦合器的自成像原理,设计了一种易于集成的三维模式转换分束器。该分束器可以将输入的基模光场转换为3个基模光场和3个一阶模光场输出。用聚合物材料设计并优化得到多模波导的长、宽和高分别为3 398.17、50.00和29.37μm。模拟结果显示,在1 550nm波长时的总传输效率为85.5%,其中基模输出光场的传输效率为28.9%,最大不均衡性为0.010dB;一阶模输出光场的转换效率为56.6