光子微分器可以直接在光域实现对超快光信号的处理，而不需要转换到电域，因此与超快光信号处理过程有着同样的优势：可以克服电子瓶颈的限制。光子微分器由于在数字光信号与模拟光信号处理方面的巨大潜在应用，而受到了非常广泛的关注。
目前，光子微分器主要可以分为两类，即光场微分与光强微分。光强微分可以用于超快带（UWB）微波通信与信号编码。光场微分在超快脉冲整形、奇对称厄米高斯波形产生、脉冲边缘识别等方面有潜在应用，高阶微分器吸引了更多的注意力，因为高阶微分可以提供更多的时域波形。为了满足光子信号处理中的多种要求，需要可调的多功能微分器。另外，众多报道的微分器主要是采用光纤光学方法来实现，系统比较庞大。而基于硅基波导的光子微分器的优势非常明显：稳定、可靠、结构紧凑性、与电子设备集成等性能都有很大的提高。
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、董建绩副教授、郜定山副教授和硕士生郑傲凌等人开展集成光子器件在光子微分器的应用研究，实验报道了基于硅基马赫泽德干涉仪（MZI）的多功能微分器。实验中采取了两种方案，第一种方案用MZI分别实现了一阶、二阶、三阶微分；第二种方案，采用片上单个MZI机构，实现了光强微分与光场微分。
该项研究成果发表在Optics Express（vol. 21, pp. 7024–7041, 2013）上。相关研究获得了国家“ 973”计划（(Grant No. 2011CB301704）、教育部新世纪优秀人才支持计划（Grant No. NCET-11-0168）、全国优秀博士论文专项基金（Grant No. 201139）和国家自然科学基金（Grant Nos. 60901006 and 11174096）的支持。

图1.实验结果：(a)为输入, (b)-(d) 分别为一阶、二阶、三阶微分结果

图2.多功能微分结果, R2 是光场微分, R3 、R4 分别是正向和反向光强微分