光子微分器可以在不经过电处理的情况下实现对超快光信号的微分，由于光子微分器在光学数字逻辑运算方面的潜在广泛应用，正受到越来越多的关注。
目前，高阶光子微分器正在被很多人研究。N阶光学微分器是一个能对输入光信号的复包络进行N次微分的器件。高阶的微分器能提供更复杂的时域波形，例如高阶厄米-高斯波形。此外，光学的任意波形可以由高斯脉冲的任意阶微分组合得到。因此，高阶微分在光学脉冲整形和逻辑信号处理方面有着重要的作用。迄今为止，高阶微分器通常使用特殊设计的光纤布拉格光栅、相移长周期光纤光栅、倾斜布拉格光栅、级联布拉格光栅、可编程光学滤波器等器件来实现。这些方案基本上都是用光纤光学技术或者体积庞大的系统来实现的。而基于硅基波导的光子微分器却有着如下的明显优势：更好的稳定性与可靠性、更好的与电子设备集成的能力。
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，实验报道了基于片上级联微环谐振腔的高阶光子微分器，在临界耦合条件下设计单个微环谐振腔、两个级联微环谐振腔、三个级联微环谐振腔，分别得到了误差很小的一阶、二阶、三阶光学微分运算。
该项研究成果在2013年美国光纤通讯展览会（OFC/NFOEC，美国，加州，阿纳海姆）上进行口头报告，并发表在Optics Letters（vol. 38, pp. 628–630, 2013）上。相关研究获得了国家973研究计划（(Grant No. 2011CB301704）、教育部新世纪优秀人才支持计划（Grant No. NCET-11-0168）、和国家自然科学基金（Grant Nos. 60901006 and 11174096）的支持。

图1 微环谐振腔与耦合光栅和耦合区域的显微图像

图2 伪随机序列微分结果