1.一种基于逆向设计的片上模式转换器的设计方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设计片上模式转换器的初始结构从左到右依次为一个输入波导、一个用于模式转换的多边形设计区域和一个输出波导；

(2)建立平面坐标系，在步骤(1)所述的多边形设计区域上边界或者下边界或者上下边界插入若干个离散优化点x，通过调节优化点x在y轴方向上的位置对模式转换器进行边缘优化；

(3)将光源从输入波导正向传输到输出波导，利用三维时域有限差分法对模式转换器进行第一次正向传输模拟，获取设计区域中优化点处的初始电场切向分量E||(x)和初始电位移矢量的法向分量D⊥(x)；

(4)将输入波导上的光源放在输出波导截面上，逆向辐射至优化点，利用三维时域有限差分法进行第二次伴随模拟仿真，获取设计区域中优化点处的伴随电场的切向分量和伴随电位移矢量的法向分量(5)计算优化点x的品质因数变化值△FOM，计算公式如下：

其中，Δxn(x)为第n个

优化点在y轴方向上的位置变化量，εsi为硅材料的介电常数， 为二氧化硅材料的介电常数，E||(x)为初始电场的切向分量，D⊥(x)为初始电位移矢量的法向分量， 为伴随电场的切向分量， 为伴随电位移矢量的法向分量，dA是对初始设计区域的边界进行积分；

(6)通过不断地调整优化点x在y轴方向上的位置来对模式转换器进行边缘形状优化，具体为在Python编程语言中，利用步骤(5)计算公式对插入的优化点x在y轴上的位置进行‑5迭代计算，直至所有插入的离散优化点的ΔFOM小于1×10 ，即设计出所需的片上模式转换器。

2.根据权利要求1所述的一种基于逆向设计的片上模式转换器的设计方法，其特征在于步骤(3)具体为：将光源从输入波导正向传输到输出波导，利用三维时域有限差分法对模式转换器进行第一次正向传输模拟，利用Lumerical软件获取设计区域中优化点处的初始电场E(x)和初始电位移矢量D(x)，再利用Python编程语言计算获得设计区域中优化点处的初始电场的切向分量E||(x)和初始电位移矢量的法向分量D⊥(x)。

3.根据权利要求1所述的一种基于逆向设计的片上模式转换器的设计方法，其特征在于步骤(4)具体为：将输入波导上的光源放在输出波导截面上，逆向辐射至优化点，利用三维时域有限差分法进行第二次伴随模拟仿真，利用Lumerical软件获取设计区域中优化点adj adj处的伴随电场E (x)和伴随电位移矢量D (x)，再利用Python编程语言计算获得设计区域中优化点处的伴随电场的切向分量 和伴随电位移矢量的法向分量

4.根据权利要求1所述的一种基于逆向设计的片上模式转换器的设计方法，其特征在于：所述的输入波导的宽度为0.5μm，所述的输出波导的宽度为1.5μm。

5.根据权利要求1所述的一种基于逆向设计的片上模式转换器的设计方法，其特征在于：所述的输入波导、所述的多边形设计区域和所述的输出波导的材料均为硅。

6.根据权利要求1所述的一种基于逆向设计的片上模式转换器的设计方法，其特征在于：所述的片上模式转换器整体总厚度为220nm且其上层覆盖了1μm厚的二氧化硅包层。

7.根据权利要求1所述的一种基于逆向设计的片上模式转换器的设计方法，其特征在于：所述的片上模式转换器的耦合长度为12‑30μm。