上世纪六十年代末，在激光技术发展过程中，由于传统的光学系统体积大、稳定性差、光束的对准和准直困难，不能适应光通信、光学信息处理等的需要，人们开始希望像集成电路一样实现光路集成，通过近几十年的努力，一些研究成果已经在通信、军事、电力、天文、传感等应用领域中发挥着重要作用，并形成了一门光学和薄膜电子学交叉的新学科——集成光学。集成光学的应用领域是多方面的，除了光纤通信、光纤传感器、光学信息处理和光计算机外，导波光学原理、薄膜光波导器件，还在向其他领域，如材料科学研究、光学仪器、光谱研究等方面渗透。由于集成电子学的示范效应，使得各国科学家纷纷选择最有潜力的发展方向，不断的发展和完善各种集成光学器件。人们预计，集成光学会像集成电子学一样，将引起信息技术发展的深刻变革。光波导是集成光路的基础，是大量光信号快速传输的载体，作为集成光学器件中用以限制和传导光的元件，其实质是波导区介质的折射率<WP=133>比波导区外其他介质的折射率都要高，因此，能将光波限制在波导区中传播。而其中平面光波导不仅是集成光学器件的重要组成部分，其参量的表征还可以为条形波导的制作提供必要的参考。本论文首先综述了光波导所涉及的内容及研究现状，具体包括光波导的制备方法、表征手段以及光波导的应用等方面。较为详尽的总结了涉及平面光波导的WKB分析方法、模式本征方程以及平面光波导的耦合等内容。本论文的主要研究工作始于平面光波导的表征，完成了平面光波导折射率分布及损耗测量方法的改进。在BK7以及Er3+/Yb3+共掺玻璃上实现了Ag/Na离子交换波导的制作，并对工艺参量的影响进行了研究。具体研究结果包括以下几个方面：平面光波导折射率分布的测定利用棱镜耦合原理与改进的反WKB理论，实现了多模及少模平面光波导折射率分布的测定。其中少模波导的测量仅使用单个激光器，在棱镜耦合法测量有效折射率的过程中，同时改变偏振态及耦合间隙折射率。不同情况下的WKB模式本征方程应写成如下形式，（1）式中，，表示相应偏振态mt（TE或TM）及耦合间隙折射率时第m阶模的转向点处的有效折射率，为波导表面折射率，=1（TE模）或(TM模)，是入射光波长。为了利用四组数据拟合同一TE偏振模式及空气耦合间隙条件下的有效折射率函数，需要引入有效模阶数， <WP=134>（2）由上式可以将原来不同条件下有效折射率对应的模阶数化为相互关联的模阶数，因而，处理后的所有数据应满足同一模式本征方程，（1）式可表示为（3）式中可看作是的连续函数，可以通过迭代的方法求出，而所有测得的有效折射率值则是该函数上分离的点。对于单模平面波导，除测得的四个有效折射率值以外，也可将衬底折射率作为参考条件下最小模有效折射率以增加拟合函数的准确性。一旦构造出有效折射率函数，则可以利用数值处理方法通过求解本征方程式（3）得到波导的折射率分布曲线。为了验证该方法的可行性，我们分别给出了高斯分布和余误差分布两组曲线的数值模拟结果以及Ag/Na离子交换玻璃波导的实验测定结果。两组数值模拟结果表明，该方法所拟合出的曲线与原曲线非常吻合，在表面处折射率误差分别为各自最大折射率差的0.8%和3.35%。在利用该方法对两个模Ag/Na离子交换玻璃波导表征的同时与其它方法所得到的结果加以比较，同样吻合较好。在此基础上，实现了单模Ag/Na离子交换玻璃波导折射率分布的测定。该方法操作简便，测量准确，在集成光学器件的设计和制作中有着很大的应用前景。平面光波导损耗的测量主要采用一个对称棱镜和一个直角棱镜分别作为输入和输出耦合实现了光波导损耗的测量，测量过程中对称棱镜位置不变，直角棱镜固定在波导样品上且随波导样品一起滑动，只需调节对称棱镜夹具上的螺钉<WP=135>以控制耦合间隙。图1平面光波导损耗测量的实验原理图平面光波导损耗测量的实验原理如图1所示。实验中所用对称棱镜和直角棱镜有相同的底角和折射率，它们的作用分别是对称棱镜将激光束耦合入波导进行传输而直角棱镜则把波导内传输的光耦合出波导。假设一束激光以入射角θ射入对称棱镜，当入射光线在棱镜和波导间隙中沿Z方向上的相速度与波导中第m(m=0,1,2,…)个模式在Z方向上的相速度满足相位匹配条件时，波导中两棱镜耦合点处功率可分别表示为 （4） （5）式中，所有带下标m的参量均指m阶导模所对应的值，和分别是对称棱镜和直角棱镜的耦合系数；是棱镜－空气界面的透过率，其大小可以由Fresnel透射系数公式求出；是对称棱镜的反射功率而则是<WP=136>不满足相位匹配条件时的反射功率；是直角棱镜的透射功率。和有如下关系 （6）其中是m阶模所对应的损耗系数，Z1是指两耦合点的距离。如果我们保证对称棱镜位置不变，而直角棱镜固定在波导样品上且随波导样品一起滑动，即两耦合点的距离由Z1滑至Z2，则可以得到一组相似的关系式 （7） （8） （9）可以通过调节对称棱镜夹具上的螺钉以控制耦合间隙来保证