光子集成光路（PIC）是下一代光网络中开发大容量、高速和宽带光互连的最佳选择之一。在PIC中,光功分器和波长解复用器是实现许多复杂光子器件的重要元件。但是大部分硅基光功分器和波长解复用器具有偏振相关性,一定程度上限制了其应用。因此,研究具有偏振无关功能的硅基光功分器和波长解复用器具有重要意义。综上,设计了两种偏振无关的硅基光功分器以及一种偏振无关的波长解复用器,具体研究如下:（1）基于Si Nx/Si双层波导和多模干涉波导,设计了一种偏振无关的均匀光功分器,实现1550 nm波长光信号的1×2均匀功率分配。通过调节Si层上Si Nx层的折射率实现偏振无关。同时,通过优化锥形波导,进一步降低器件的插入损耗和反射损耗。结果表明:器件尺寸仅3μm×16.8μm,插入损耗和反射损耗分别低至0.044 d B和-48.8 d B,分光均匀性达到了1.00033,且插入损耗小于1 d B的带宽可达380 nm。（2）基于Si/Si Nx/Si三明治结构和绝热耦合器,设计了一种分光比可设计的偏振无关光功分器,实现1550 nm波长光信号的分光比可设计的功率分配。通过调节三明治结构芯层材料Si Nx的折射率实现偏振无关。同时,通过改变绝热耦合器波导间隙的不对称性,获得可设计的分光比。结果表明:器件耦合长度仅7μm,分光比的最大范围为0.5到0.95,插入损耗均低于0.31 d B,分光比容差在±0.01内的带宽可达100 nm。（3）基于在定向耦合器波导间隙内填充Si Nx,设计了一种偏振无关的波长解复用器,用于分离1310 nm和1550 nm波长的光信号。通过调节Si Nx的折射率,实现偏振无关。同时,通过优化波导间隙,调整两个波长光信号所对应的耦合长度比,实现波长分离功能。结果表明:器件的耦合区长度仅22.8μm,插入损耗和串扰分别低至0.05 d B和-21.58 d B,串扰小于-10 d B的带宽可达79 nm。最后,提出了一种可行的制造方案,且通过优化器件结构使带宽和串扰均得到了改善。设计了三种器件,其中均匀光功分器具有尺寸小、性能优良、带宽大等优点;分光比可设计的光功分器的分光比范围可达0.5到0.95,并且实现了偏振无关;波长解复用器具有结构紧凑、损耗小和带宽大的优点。所设计的器件在未来的PIC系统中具有潜在的应用价值。