1.一种4×4光波导编码器，其特征在于：自下而上由衬底层(1)、下包层(2)、芯层(3)、上包层(4)和电极(5)组成，芯层(3)为条形结构，芯层(3)和上包层(4)共同位于下包层(2)的上表面且芯层(3)被包覆在上包层(4)之中；芯层(3)由16个开关单元(a11-a14、a21-a24、a31-a34、a41-a44)、8个移相器单元(b11、b12、b21、b22、b31、b32、b41、b42)、12个交叉波导单元(c11-c13、c21-c23、c31-c33、c41-c43)和16个合束器单元(d11-d14、d21-d24、d31-d34、d41-d44)组成；开关单元(a11-a14)、移相器单元(b11、b12)、交叉波导单元(c11-c13)和合束器单元(d11-d14)构成第一4×1光波导编码器，开关单元(a21-a24)、移相器单元(b21、b22)、交叉波导单元(c21-c23)和合束器单元(d21-d24)构成第二4×1光波导编码器，开关单元(a31-a34)、移相器单元(b31、b32)、交叉波导单元(c31-c33)和合束器单元(d31-d34)构成第三4×1光波导编码器，开关单元(a41-a44)、移相器单元(b41、b42)、交叉波导单元(c41-c43)和合束器单元(d41-d44)构成第四4×1光波导编码器，第一～第四4×1光波导编码器依次连接后构成4×4光波导编码器；
2.如权利要求1所述的一种4×4光波导编码器，其特征在于：第一4×1光波导编码器中，移相器(b11)的输入直波导与开关单元(a11)定向耦合区(ac)的第一输出端相连接，移相器(b11)的输出直波导与合束器(d11)的第一输入端相连接；移相器(b12)的输入直波导与开关单元(a14)定向耦合区(ac)的第二输出端相连接，移相器(b12)的输出直波导与合束器(d14)的第二输入端相连接；交叉波导(c11)的第一输入端与开关单元(a11)定向耦合区(ac)的第二输出端相连接，交叉波导(c11)的第二输入端与开关单元(a12)定向耦合区(ac)的第一输出端相连接，交叉波导(c11)的第一输出端与合束器(d11)的第二输入端相连接，交叉波导(c11)的第二输出端与合束器(d12)的第一输入端相连接；交叉波导(c12)的第一输入端与开关单元(a12)定向耦合区(ac)的第二输出端相连接，交叉波导(c12)的第二输入端与开关单元(a13)定向耦合区(ac)的第一输出端相连接，交叉波导(c12)的第一输出端与合束器(d12)的第二输入端相连接，交叉波导(c12)的第二输出端与合束器(d13)的第一输入端相连接；交叉波导(c13)的第一输入端与开关单元(a13)定向耦合区(ac)的第二输出端相连接，交叉波导(c13)的第二输入端与开关单元(a14)定向耦合区(ac)的第一输出端相连接，交叉波导(c13)的第一输出端与合束器(d13)的第二输入端相连接，交叉波导(c13)的第二输出端与合束器(d14)的第一输入端相连接；经合束器单元(d11-d14)合束后的信号光分别作为第二4×1光波导编码器的输入信号，其余依次类推；自交叉波导(c11-c13、c21-c23、c31-c33、c41-c43)项部分第一输入端输入的信号光将会沿着交叉波导(c11-c13、c21-c23、c31-c33、c41-c43)底部的第二输出端输出，沿交叉波导(c11-c13、c21-c23、c31-c33、c41-c43)底部的第二输入端输入的信号光将会沿着交叉波导(c11-c13、c21-c23、c31-c33、c41-c43)顶部的第一输出端输出，形成交叉传输状态；通过优化梯形结构长度使其与交叉波导(c11-c13、c21-c23、c31-c33、c41-c43)输出端输出的信号光相位一致；自移相器或交叉波导输入的相位相同、幅度相同或不同的信号光经合束器(d11-d14、d21-d24、d31-d34、d41-d44)后，由合束器输出端输出的信号光强度是输入信号光强度的累加。
3.如权利要求1所述的一种4×4光波导编码器，其特征在于：电极(5)由16个电极单元(e11-e14、e21-e24、e31-e34、e41-e44)组成，每个电极单元均由2个方形外电源连接引线、1个窄矩形金属热电极和2个宽矩形金属连接线组成，分别作用于开关单元(a11-a14、a21-a24、a31-a34、a41-a44)调制区(ab)的调制臂上，方形外电源连接引线均匀分布于4×4光波导编码器的两侧，窄矩形金属热电极布设在开关单元(a11-a14、a21-a24、a31-a34、a41-a44)调制区(ab)中调制臂对应位置上包层(4)的表面，窄矩形金属热电极与方形外电源连接引线由宽矩形金属连接线进行连接，金属连接线的宽度一致。
4.如权利要求1所述的一种4×4光波导编码器，其特征在于：衬底层(1)材料为磷化铟、砷化镓、硅中的任意一种；下包层(2)材料为二氧化硅、epoclad、fsu-8、su-8、p(mma-co-gma)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯中的一种；芯层(3)材料为硅、fsu-8、su-82002、su-82005、聚碳酸酯、聚酰亚胺中的一种；上包层(4)材料为二氧化硅、epoclad、fsu-8、su-8、p(mma-co-gma)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯中的一种；电极(5)材料为银、金、铝、铂中的一种或者多种组成的合金。
5.如权利要求1所述的一种4×4光波导编码器，其特征在于：信号光自作为输入端口的输入单直波导输入后，在3-db耦合器(aa)处因波导间耦合作用，使得信号光分成幅度相等相位相同的两束光并向两侧的输出双直波导传输，经弯曲耦合波导送入调制区(ab)的两条平行直波导内；当未给调制臂上方电极施加电压时，两条平行直波导输出幅度相等相位相同的两束信号光经弯曲耦合波导送至定向耦合区(ac)，在波导间耦合作用下，沿定向耦合区(ac)的第一输出端和第二输出端分别输出幅度相等相位相同的两束信号光，两束信号光强度分别为开关单元入射信号光强度的1/2；当给调制臂上方电极施加电压u1时，金属热电极产生的热量使得调制臂区域的下包层(2)、芯层(3)和上包层(4)的折射率发生改变，调制区(ab)的两条平行直波导输出幅度相等相位相差π的两束信号光经弯曲耦合波导送至定向耦合区(ac)，在波导间耦合作用下沿定向耦合区(ac)的第一输出端输出，输出的信号光强度与开关单元入射信号光强度一致；当给调制臂上方电极施加电压u2时，金属热电极产生的热量使得调制臂区域的下包层(2)、芯层(3)和上包层(4)的折射率发生改变，调制区(ab)的两条平行直波导输出幅度相等相位相差-π的两束信号光经弯曲耦合波导送至定向耦合区(ac)，在波导间耦合作用下沿定向耦合区(ac)的第二输出端输出，输出的信号光强度与开关单元入射信号光强度一致；进而实现开关单元信号3种开关状态的切换功能。
6.如权利要求1～5任何一项所述的一种4×4光波导编码器，其特征在于：衬底层(1)的厚度为725±15μm，下包层(2)的厚度为5μm，上包层(3)的厚度为8μm，芯层(3)的宽度和厚度均为5μm；电极(5)的厚度为100nm；电极单元(e11,e21,e31,e41)与电极单元(e14,e24,e34,e44)结构相同，呈纵向对称；电极单元(e12,e22,e32,e42)与电极单元(e13,e23,e33,e43)结构相同，呈纵向对称；方形外电源连接引线的横向长度和纵向宽度均为2000μm，窄矩形金属热电极的横向长度均为2000μm，纵向宽度均为20μm，电极单元(e11,e21,e31,e41,e14,e24,e34,e44)连接至方形外电源连接引线的宽矩形金属连接线的横向宽度均为100μm，纵向高度均为200μm；电极单元(e12,e22,e32,e42,e13,e23,e33,e43)连接至方形外电源连接引线的宽矩形金属连接线的横向宽度均为100μm，纵向高度为327μm，连接至窄矩形金属热电极的宽矩形金属连接线的横向宽度均为3500μm，纵向高度均为100μm。
7.如权利要求1～5任何一项所述的一种4×4光波导编码器，其特征在于：芯层(3)沿信号光传输方向的横向尺寸为33360μm，垂直信号光传输方向的纵向尺寸为415μm，相邻输入端口的间距和相邻输出端口的间距均为127μm；开关单元(a11-a14、a21-a24、a31-a34、a41-a44)的3-db耦合器(aa)的输入单直波导横向长度为500μm，输出双直波导的横向长度为1880μm，耦合间隙均为2μm，两弯曲耦合波导的横向长度为500μm，输出端口间距为34μm；调制区两条平行直波导横向长度均为2000μm，纵向间距为34μm；定向耦合区(ac)的两输入弯曲耦合波导横向长度为500μm，纵向间距为34μm，两耦合双直波导横向长度为1200μm，耦合间隙为2μm，两输出弯曲耦合波导横向长度为500μm，纵向间距为34μm；移相器(b11、b12、b21、b22、b31、b32、b41、b42)的横向长度为1000μm，输入直波导和输出直波导的横向长度均为108μm，单侧梯形结构的窄边纵向尺寸均为5μm，宽边纵向尺寸均为8μm，横向长度均为392μm；交叉波导(c11-c13、c21-c23、c31-c33、c41-c43)的两输入端和两输出端的横向长度均为160μm，纵向间距均为93μm，两弯曲耦合波导形成的交叉结构横向长度均为680μm，纵向间距均为93μm；合束器(d11-d14、d21-d24、d31-d34、d41-d44)的两条弯曲耦合波导横向长度均为500μm，纵向间距为34μm，多曲面平板区入射端宽度为10μm，出射端直波导的宽度为5μm，横向长度为560μm，第一曲面最大宽度为15μm，第二曲面最大宽度为12μm，第二曲面截止位置宽度为11μm，两曲面间最小宽度为10μm；曲面边界满足函数y＝±x2+b，b为函数常量，y定义为边界线至曲面结构中心线的垂直矢量长度，x定义为波导结构的水平位置；其中第一曲面的曲面宽度从10μm增加到15μm再减少至11μm，以曲面宽度15μm时波导中心位置为坐标原点，上边界线满足函数y＝-x12+15(-5≤x1≤2)，下边界线满足函数y＝x12-15(-5≤x1≤2)；曲面宽度在第一曲面从11μm减少到10μm再增加到第二曲面的11μm过程，以曲面宽度10μm时波导中心位置为坐标原点，上边界线满足函数y＝x22+10(-1≤x2≤1)，下边界线满足函数y＝-x22-10(-1≤x2≤1)；曲面宽度在第二曲面从11μm增加到12μm再减少到11μm过程，以曲面宽度12μm时波导中心位置为坐标原点，上边界线满足函数y＝-x32+12(-1≤x3≤1)，下边界线满足函数y＝x32-12(-1≤x3≤1)；连接第二曲面截止位置与输出直波导间的梯形结构最大宽度为11μm，最小宽度5μm；出射端直波导横向长度200μm。