多媒体通信的快速发展导致电信网络流量大幅增加，凸显了对新型高容量网络的迫切需求。因此，通信网络的主要关注点之一是实现高带宽并优化其利用率。光学系统因其优于电气系统而成为电信网络的首选。然而，尽管已过渡到光传输线，但某些设备(如交换机)仍然依赖于相对较慢的电气技术。
在光通信系统中，广泛使用的时分复用 (TDM) 方法严重依赖电路进行信号复用 (MUX) 和解复用 (DEMUX)。这需要在 TDM 系统中使用光电转换器、MUX、DEMUX 和电光转换器。电路的局限性导致网络效率下降，从而导致根本问题。因此，光学技术中使用的设备设计和对光学 MUX 的需求对于提高系统效率至关重要。
光学 MUX 与波分复用 (WDM) 技术相结合，使电信系统能够在发射器中组合数百甚至数千种不同的光波长，并通过光纤传输，然后在接收器处将它们分开。这样可以最佳地利用所有光带宽。人们已经提出了硅 (Si) 光子学中光学 MUX 的各种设计，包括 Si 微环 MUX 3、Si 阵列波导光栅 (AWG) MUX 4、5 、多模干涉 (MMI ) MUX 6和 Si Mach-Zehnder 开关 MUX 7。然而，将这些 MUX 与其他纳米级光学设备集成在一起面临着巨大的挑战，主要是因为它们的占用空间很大。
为了应对这些挑战，人们开始使用光子晶体 (PC)，这是一种由介电材料制成的替代结构。PC 控制特定方向和波长的光传播，同时阻止其他方向和波长的传播。此功能允许有效控制短距离光学设备中的光传播，从而可以创建超紧凑设备。因此，基于光子晶体结构的超小型 MUX 的开发受到了人们的关注。尤其是一维光子晶体结构，具有超紧凑的占用空间、高品质 (Q) 因子以及与光波导的无缝集成等吸引人的特性，超越了其 2D 和 3D 对应结构。
本文介绍了一种 4 × 1 混合电光 MUX，它在每个通道中使用两个混合调制器来覆盖密集波分复用 (DWDM) 波长。每个通道中的第一个调制器基于包含氧化铟锡 (ITO) 的一维光子晶体纳米束腔 (1D-PhCNB)。每个通道中的第二个电光调制器也使用 ITO 并基于表面等离子体极化子 (SPP) 18。由于调制器设计精良，所提出的 MUX 设计具有高度紧凑的占用空间和低能耗19 , 20。
此外，ITO 的电可调性使 DWDM 的所有波长都能够进行复用。为了解决 MUX 中最重要的挑战之一，即串扰(相邻光谱的重叠)，结构化设计在每个通道中都包含第二个调制器。该调制器充当屏蔽，防止相邻通道的输出光谱相互干扰，直到实现通道输出光谱的完全传输。第二个调制器通过在开启和关闭模式之间切换来实现这一点，利用 epsilon 近零区域内的 SPP 特征实现高效复用。
本文介绍了所提出的 MUX 的总体结构并描述了其功能。第三部分讨论了与串扰的操作和消除相关的模拟和讨论。最后，结论部分总结了研究结果。
