上个世纪以来，集成电子电路的高速发展为信息时代奠定了基础，使得当今社会都得益于这项这项技术的突破。然而，信息量呈现了指数式的增长。因此，用更快的速度处理大量的数据的能力就显得格外重要。但是，由于现有的电子学技术存在着固有的缺陷，例如发热问题和R-C延迟问题，从而导致电子线路中的传输速度难以进一步提高。因为在集成光路中，不存在发热问题和R-C延迟问题，所以，人们经常认为集成光路是取代集成电路的一个潜在的途径。最近几十年来，发生了从电子信息到光子信息的转变。近年来，越来越多的人关注到了硅波导集成光子学，因为它可以在同一片硅芯片上面集成光子和电子的部件。另一方面，光子具有自旋和轨道角动量，光子的自旋跟光的偏振态有关，而光子的轨道角动量跟光束的螺旋位相有关。利用光子的角动量自由度，人们可以实现量子比特编码，可以大大提高单光子的通信容量。目前，光子角动量在许多方面得到了广泛的应用，例如自由空间的光通信、成像、生物探测以及量子信息处理等方面。然而，在集成的硅基波导当中操控光子角动量的研究尚比较缺乏，尽管其前景相当诱人。特别是自旋和轨道角动量在集成硅波导当中的产生和操纵，尚未得到充分的利用。　　本文主要系统的研究了在硅基波导当中操控光子自旋和轨道角动量的方法。本文的主要内容和创新点如下:　　1、本文首先回顾了关于光子角动量和集成光路的发展现状以及基本原理，同时介绍了几套产生光子角动量的方案。　　2、本文的第一章侧重点在于综述在集成光学平台上操控和产生光子角动量的研究。其中，一个很重要的例子是超面(metasurfaces)，当一束光通过超面，其位相会发生突变，最终影响反射光和透射光的形貌。但正是这种奇异特性，使得光子自旋和轨道角动量的有可能在这种器件中发生耦合。举例来说，一束圆偏振光（带有自旋角动量）在通过一个超面之后，会获得另外一种角动量——轨道角动量。　　3、特别值得一提的是，在纳米的硅基波导里面，光子的自旋和轨道角动量不再是分立的物理量，而是无可避免的偶合在一起。为此，本文提出了利用光波导中心点（一个奇异点）的偏振态来表征某一个光波模式的角动量态。　　4、为了使得光子在集成的硅基波导里面“旋转”和“扭转”，本文提出了两个方案:其一，利用混合表面等离子体波导的双折射使得不同偏振模式之间引入一个位相差;其二，利用“L”型的特异混合表面等离子体波导对某种偏振态进行局部的旋转。这两种方案背后的物理原则是光子的自选和轨道角动量的相互作用。这种物理关系成功地指导了一个纵向偏振的光涡旋的产生。