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可编程线性光学干涉仪是光信号处理、量子信息处理和光子计算的核心基础元件。现有光子集成方案采用马赫-曾德尔干涉仪网状结构实现任意M模式酉变换，但其器件面积和累积损耗会随光学元件数量呈O(M²)比例增长。本工作提出并实验验证了一种基于多平面光转换（MPLC）的创新架构，可直接对空间平铺的自由空间像素模式实施可编程线性光学变换。该架构使横向晶格排列的M个空间模式通过一系列由自由空间传播段分隔的可编程相位掩膜，最终实现酉变换并输出几何结构相同的M个模式。数值模拟表明，任意M模式酉变换均可通过相位面数量与M近似线性相关的配置达到目标高保真度。利用空间光调制器实现的MPLC系统，研究团队在实验中演示了作用于16个空间像素模式的可编程干涉仪，包括可调分束器、Hadamard酉变换、空间置换、增强型贝尔测量酉变换以及模式子集的部分酉变换。这些成果确立了基于MPLC的像素模式干涉仪作为一种极具前景的可编程线性光学架构，将在经典/量子光学互联、光子交换及量子信息处理等领域发挥重要作用。