本论文工作是在国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划项目的资助下进行的，研究内容包括两个方面：紫外直写有机/无机杂化溶胶—凝胶(Sol-Gel)SiO2/Si光波导器件的研究和光子晶体(PC)增强Ge/Si纳米岛材料发光效率的研究。主要研究成果如下：　　 1.利用有机/无机杂化Sol-Gel法成功制备了无龟裂、粗糙度小、表面平整的高质量非光敏性和光敏性有机/无机杂化SiO2薄膜，研究并分析了合成原料配比对非光敏性薄膜厚度和折射率的影响，以及紫外曝光时间、热处理温度和时间等工艺参数对光敏性薄膜厚度和折射率的影响。通过优化合成原料配比及工艺条件，就可以制备出各种满足器件要求的SiO2光波导膜。　　 2.利用三维有限差分—光束传输方法(FD-BPM)系统分析了两种紫外直写结构(掩埋式矩形波导结构和暴露式矩形波导结构)的1×4多模干涉型(MMI)光功率分束器的主要性能，研究结果表明：掩埋式矩形波导结构MMI型分束器具有更加优越的长度、宽度和厚度容差性及带宽特性，更适合应用于密集波分复用(DWDM)系统。　　 3.利用紫外直写有机/无机杂化Sol-Gel SiO2/Si光波导制备技术，研制出了1550nm波长下传输损耗为0.088dB/cm的掩埋式矩形单模波导，在国内首次成功制作出了掩埋式矩形波导结构的1×2、1×4和1×8 MMI型光功率分束器，各器件性能指标均优于任务书的预期指标：1×2和1×8 MMI型分束器在1550nm波长下的附加损耗分别为0.814dB和0.157dB；1×2和1×4 MMI型分束器最低的功分不均匀度分别为0.029dB和0.7095dB。　　 4.首次提出一种针对有机/无机杂化Sol-Gel SiO2/Si光波导端面抛光的新方法，用紫外固化技术将石英陪片粘盖于器件上方，解决了传统加热固化所导致的波导薄膜开裂，以及样品清洗所导致的波导溶解等技术难题，而且覆于器件上方的石英片还起到了保护器件的功用，为有机类光波导端面抛光处理提供了新的可行性方案。　　 5.利用平面波展开(PWE)法计算了波导宽度为常规光子晶体单线缺陷波导宽度0.7倍(w=0.7w0)的基于SOI的三角晶格空气孔型非对称平板光子晶体波导(PCW)的色散关系曲线。研究了在其它结构参数保持不变的情况下，改进波导宽度的PCW的色散关系和群速度随线缺陷两侧最邻近空气孔半径变化的情况。通过改变线缺陷两侧最邻近空气孔半径的大小，即可实现具有特殊功能的光子晶体波导器件。　　 6.首次提出一种由三段改进波导宽度(w=0.7w0)的平板光子晶体波导组成的光子晶体双异构波导结构模型，其中心波导两侧最邻近空气孔半径小于两侧波导的最邻近空气孔半径。理论研究结果表明：它是一种集局域模式限制效应和群速度限制效应两种特性于一身的类微腔结构。　　 7.首次提出利用光子晶体双异构波导结构来增强Ge/Si纳米岛材料的发光效率。利用时域有限差分(FDTD)法模拟其对Ge/Si纳米岛材料的发光增强作用，经结构参数的优化设计，模拟得到的谐振谱中只有一个处于预期波长1.5513μm处、峰值强度很高(～106)、并具有较高Q值的谐振模式，谐振模式的场在中心波导处最强，往两侧波导方向很快衰减至零，模式很好地被束缚在中心波导中。从理论上充分验证了光子晶体双异构波导结构对Ge/Si纳米岛材料的发光增强作用，是实现Ge/Si纳米岛材料高效发光的有效途径。