近日，天津大學精密儀器與光電子工程學院的光子芯片實驗室研發了一種無序超均勻固體器件的網格優化方法，成果獲中國發明專利（ZL202410659505.2）授權。

無序超均勻固體（Hyperuniform Disordered Solids, HUDS）是一種新型的光子帶隙結構，其隨機無序結構具有一定的有序性，能夠與周期性光子晶體結構一樣具有光子帶隙，并表現出各向同性、寬帶低色散性及熱穩定性好等優勢。基于HUDS的獨特光學特性，科研工作者已經研發了片上HUDS波導、微型諧振腔、偏振濾波器、激光器等器件。但是，受限于HUDS的無序網格分布，無法如同其他光子帶隙結構通過直接引入缺陷線形成無額外結構缺陷的波導結構，使得HUDS波導目前存在光學損耗高、光子帶隙畸變與加工容差低的問題，一定程度上限制了HUDS波導器件的應用。

圖1.基于網格優化方法的HUDS波導器件。(a)所提出的網格優化方法。(b)基于網格優化方法研制的HUDS波導。

在本項工作中，研究者們提出了一種針對HUDS的網格優化方法，實現了對HUDS波導器件的性能優化。如圖1a所示，網格優化方法通過對HUDS結構的邊界網格進行調控，避免引入波導缺陷線后產生額外不規則缺陷孔，從而消除不規則缺陷孔對HUDS光子帶隙特性的擾動，在保證結構無序性的同時實現波導器件性能的提升。研究者對形貌修飾和網格優化的HUDS波導器件進行了結構表征，結果如圖1b所示。可見，網格優化的HUDS波導器件避免了微小結構缺陷的產生，得到了較好的加工。課題組相關的研究工作包括：Laser and Photonics Reviews 19, 2400469 (2025);Laser and Photonics Reviews 17, 2300398 (2023)。

本專利的學生第一發明人為天津大學精密儀器與光電子工程學院的博士研究生陳斯，專利授權證書如圖2所示。該研究獲得天津市杰青基金（23JCJQJC00250）項目的支持。