多模干涉耦合器 (Multimode Interference coupler, MMI coupler)即利用的是光的自映像原理。主要有結構緊湊、易于制作、損耗小、制作容差性好、偏振相關性小等優點。

自映像原理

如下圖所示，在平板波導中，左側的光源Q在沿著光傳輸的方向上，將周期性地出現其像Q1，Q2，...[1]

平板光波導中的光源Q和其自映像Q1和Q2

MMI工作原理

多模干涉耦合器的基本原理是利用多模波導中各階模的干涉而形成的自映像效應。在多模波導中，多個導模沿著波的傳播方向互相干涉，在周期性的間隔處出現輸入場的一個或多個復制的映像，這就是多模波導的自映像。MMI干涉主要有三種類型，具體請見下表[1]。

硅脊型波導MMI——垂直多模效應

對于Si層在3-11um這種厚度下的SOI波導的分析發現，在MMI區域縱向存在多模效應，從而使得MMI成像不完善，損耗加大，均勻性降低。分別在輸入輸出波導與MMI的連接處引入taper結構，使縱向多模的激發比重減小，從而減小縱向多模對成像的影響。

以均勻性和附加損耗為評價MMI成像質量的性能指標，定量考察MMI的特性。考察taper結構對抑制縱向多模效應的作用[2]。

硅基MMI的主要性能指標：

1)附加損耗(excess loss，EL)

附加損耗定義為所有輸出端口的光功率總和相對于全部輸入光功率的減少值，用分貝來表示。其數學表達式為：

2)不均勻度(imbalance，IM)

不均勻度是衡量MMI各輸出端口分光不均勻程度的指標，通常用在實現相等分光的MMI耦合器中。不均勻度定義為輸出端口最小光功率與最大光功率比，我們對比值取對數，單位為dB，則：

在實現均勻分光的MMI中，例如，在2×2 3dB MMI中，不均勻度越小,器件的性能越好。通常在1×2的3dB MMI中，由于其輸入光場是對稱輸入的，其不均勻度要遠小于理論上應該趨向于0。通常MMI的不均勻度受輸入和輸出波導的位置影響較大。