随着信息时代的到来，全球通信对带宽的需求呈指数态增长，平均年增长率高达35%。骨干网中的同轴电缆逐渐由光纤取代，有“最后一公里”之称的光接入网则成为通信系统的瓶颈所在。光接入网的主要功能包括光路连接、光信号功率分配、光器件之间的耦合控制等。通过使用高性能无源光器件，可拓宽接入网带宽，提高通信网络整体效率。1×N功率分配器是最基本和最重要的无源光器件之一，它不仅是光接入网不可或缺的组成部分，也是许多更复杂光器件的构成部件。基于平面光波导材料的功率分配器具有体积小、重量轻、集成度高，机械性能以及环境稳定性好等优点，因此应用较广泛。传统1×N功分器多由1×2功分器通过S形波导级联构成，虽能满足PON网络的带宽要求，但器件尺寸和插入损耗均较大。本文设计了一种新的级联型1×N光功率分配器，在4至64分路数范围内，器件尺寸可减小24.80%~53.72%；在1260nm~1610nm波段内，插入损耗可降低0.3~0.4dB。本文设计的1×N功分器使用弧形波导取代S形波导衔接相邻1×2功分器单元，降低了由衔接波导造成的长度增长和损耗增加。此外，本文又提出了一种建立在方向搜索、遗传算法和进化规划三种方法基础上的改进型智能优化算法，通过调节每段弧形波导的弧度，使得功分器总长度达到全局最小，从而进一步减小了器件尺寸。最后，本文设计了一款适用于波分复用网络的全光幅相均衡器。该均衡器由可调光衰减器（VOA）阵列和可调延迟线（TDL）阵列级联组成，可实现不同频道的功率均衡和0~100ps范围内的时间同步。