光学时域微分器是对光信号的包络进行实时微分的基本运算单元，在超快信号产生、超高速编码等诸多领域有着非常广泛的应用。目前光学时域微分器已经有很多的实现方案，例如采用长周期光栅、布拉格光栅、半导体光放大器、空间干涉仪、光纤定向耦合器、硅基微环谐振腔等器件来实现整数阶微分。Cuadrado- Laborde等人在2008年第一次研究了分数阶光学微分器，模拟出了采用马赫-曾德尔干涉仪的全光时域微分器。分数阶微分器可以看作是整数阶微分器的补充，能够实现整数阶微分器不能实现的功能。
　　武汉光电国家实验室光电子器件与集成功能实验室张新亮教授、董建绩教授和硕士郑傲凌采用电调硅基马赫-曾德尔干涉仪(MZI)实现了可调分数阶光学微分器。该实验方案通过改变加在MZI一臂上的电压，来影响该臂的传输损耗，最终改变MZI的传输谱，从而实现0.83到1.03阶的分数阶微分。由于电压连续可调，因此分数阶微分器的微分阶数也是连续可调。MZI的3dB带宽很大，保证了微分器有很大的工作带宽。另外由于采用硅基器件，该实验方案具有封装小、可集成性、与CMOS兼容等优势。
　　该研究成果发表在Optics Express(Vol. 22, No. 15, pp. 18232-18237, 2014)上。该工作得到了国家自然科学基金 (Grant No. 60901006, Grant No. 11174096) ，973项目(Grant No. 2011CB301704)，教育部新世纪优秀人才支持计划（Grant No. NCET-11-0168）和中央高校基本科研业务费专项资金HUST: 2014YQ015的支持。

　　　　　　　图1：器件的显微镜图(a)MZI,(b)耦合光栅，(c)MMI，(d)p-i-n结



　　　　　　　图2：分数阶微分的实验结果