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由于现代社会通信容量的激增,提高通信网络的容量和速度迫在眉睫。密集波分复用(DWDM)技术可以有效地解决上述问题。阵列波导光栅(AWG)在DWDM系统中具有非常重要的作用,它基于平面光波回路技术(PLC),具有设计灵活、插入损耗低、串扰低、易与光纤耦合、工艺简单、易于批量生产等优点。而聚合物AWG具有成本低廉,折射率可调,易于小型化、集成化等优势,在平面光波导器件中脱颖而出。AWG器件还易与其他无源用.源器件集成实现多种功能,因此AWG器件是光通信网络应用和研发的热点。本文的目的就是要研制具有优异性能的多通道聚合物阵列波导光栅。本文首先简单介绍了光波导理论和阵列波导光栅基础理论。通过研究AWG结构参数之间以及参数和性能指标之间相互影响,相互制约的关系,设计出了 23通道聚合物阵列波导光栅,并利用光束传播算法(BPM)进行了性能模拟和参数优化。然后开展了聚合物阵列波导光栅的制备工艺研究,重点对刻蚀工艺进行了研究,得到了最佳刻蚀参数。其中反应离子刻蚀(RIE)最佳刻蚀参数为:刻蚀功率为100w,反应室内压强为3pa,刻蚀气体为02:CHF3=30:20,刻蚀速率约为0.1μm/min;感应耦合等离子体刻蚀(ICP)的最佳刻蚀条件为:射频功率为50w,环功率为Ow,腔室压强为0.5pa,气体配比为O2:CHF3=30:20,刻蚀速率约为0.1216μm/min。对比发现RIE的刻蚀效果更为理想。然后利用甩膜、真空镀膜、光刻、反应离子刻蚀(RIE)、切割研磨抛光等工艺,成功制备出了通道间隔为50GHz的23通道AWG芯片。测试结果表明,芯片的插入损耗为22.46～26.12dB,相邻通道串扰@3dB为8～10dB,插入损耗均匀性约为3.66dB,芯片的有效尺寸为3.40cm X 3.75cm。为了减小器件的尺寸,改善器件的性能,本文提出了两种优化设计方案,一种是通过优化AWG的结构参数,尤其是对几个重要参数和弯曲半径进行优化,芯片的有效尺寸减小至2.78cm×3.07cm,使AWG的长和宽均减小了 0.7cm左右;另一种是通过提高芯层和包层材料的折射率差来进一步减小AWG的尺寸,该方法模拟得到的尺寸为1.45cmX 1.97cm,使得AWG的长宽分别减小了约1.33cm和1.10cm。测试结果表明,优化后的小尺寸AWG芯片的插入损耗较优化前减小了 7～8dB,相邻通道串扰@3dB减小了 5dB左右,插入损耗均匀性降低了 1dB。实验结果不仅实现了紧凑型AWG的设计,还大大地提升了器件的性能,同时说明了可以通过提高折射率差来实现器件的小型化而保证性能基本不变,为今后光波导器件的集成化奠定了良好的基础。