光的非互易性传输是实现光学二极管、光学隔离器、环形器等器件的基石，在全光信息处理系统中有巨大的应用。对于一个光学隔离器，光反向传输时所有可能的光学模式都需被截止。如何打破光学结构的洛伦兹互易性，实现片上集成的光非互易器件依然是科学界的一个难题，其主要困难在于材料集成和结构设计上。目前，研究人员提出多种方案实现片上集成光非互易性器件，包括利用磁光材料的磁光效应、光学非线性效应、光学折射率随时间变化等方案。这些方案均有各自的缺点，如基于磁光材料的方案中，磁光材料的引入与传统CMOS工艺不兼容；折射率随时间变化的方案有器件结构设计太复杂、对工艺要求苛刻、工艺容差小等缺点；已报道的基于非线性效应的方案中，器件制备工艺复杂。
　　武汉光电国家实验室先进纳米光子学与集成研究小组的张永博士生在导师夏金松教授的指导下，提出并实现了一种基于级联光子晶体微腔中光学非线性来实现全硅无源光二极管的方案。制备的器件的光非互易性传输系数达到30.8 dB以上，插损小于8.3 dB。该器件的17 dB带宽大于80 pm，器件在光输入功率从-6.25 dBm到-2.95 dBm之间，光的非互易性传输大于16 dB。同时，建立了一套基于非线性耦合模理论的模型，用于分析器件的工作原理。分析模拟结果与实验结果吻合的非常好。该全硅无源光二极管具备结构设计简单、制备工艺简单、结构尺寸小、光非互易性传输系数大、器件工作功率低等优点。
该成果发表于美国光学协会旗下杂志Optics Letters上（Vol. 39, Issue 6, 1370-1373, 2014）。该研究得到了国家重点基础研究发展计划973项目（No. 2013CB632104, 2013CB933303, 2012CB922103）和国家自然科学基金（No. 61177049, 61335002）的支持。

图（a）制备的器件的电镜图片 （b）光子晶体微腔的局部放大图 （c）光子晶体微腔的基模模式分布图 （d）器件在极低光输入功率下的正反向传输谱 （e）器件在-5.0 dBm输入功率下的正反向传输谱