随着集成电路技术不断向高速和高集成度的方向发展，传统的电互连不可避免地出现了高延迟、高功耗以及严重的信号串扰等问题。而硅基光互连能够发挥光通信宽带宽、低串扰的优点，在波分复用技术(WDM)的辅助下能够进一步扩展带宽，有望解决芯片内的互连瓶颈，进一步提高集成电路芯片的性能。同时，硅基光互连可以充分利用成熟的集成电路制造技术，实现大规模生产。因此，研究芯片级的硅基光互连具有深远的意义和广阔的应用前景。　　本论文围绕硅基光互连，并立足于CMOS兼容的硅光子工艺平台，对硅基WDM多通道光互连所需的复用/解复用(MUX/DEMUX)滤波器进行了系统的研究。结合电光调制器和光电探测器，设计并制作了硅基WDM多通道光收发芯片。此外，面对硅光子技术走向应用的主要障碍，本文对光电单片集成技术进行了初步探索。主要研究内容及创新点如下:　　(1)深入研究了基于微环谐振器的MUX/DEMUX滤波器。采用FDTD算法仿真模拟亚微米SOI波导特性，结合传输矩阵法对微环尤其是高阶串联微环的输出响应做了系统的研究。通过SOI硅光子流片，实现了信道间隔150 GHz、相邻信道串扰小于-30dB的四通道MUX/DEMUX滤波器。设计了一款基于三阶串联微环的带宽可调的带通响应滤波器。通过调整外侧两微环的谐振波长，实现整个滤波器输入/输出耦合系数的改变，最终实现对-3 dB带宽的调节。仿真结果表明该滤波器的带宽从2 GHz至20 GHz连续可调。　　(2)研究了硅基WDM多通道光收发芯片。设计并制作了采用微环谐振器作为MUX/DEMUX滤波器的WDM多通道光发射芯片和光接收芯片。其中光发射芯片采用垂直双向耦合光栅作为光输入接口，实现了较高的对准容差。实验表明，入射光纤位置在垂直波导方向和平行波导方向上偏移±2μm时，依然能够保证12.5 Gb/s眼图足够的张开度。光接收芯片采用八路二阶串联微环DEMUX滤波器，以150 GHz为信道间隔实现8×10 Gb/s的传输速率。　　(3)探索了基于CMOS后工艺的光电单片集成技术。基于后端光电集成思路，提出一种采用CMOS后工艺的光电集成方案。以氮化硅微环滤波器为例，对该方案进行验证，成功在CMOS集成电路裸片表面集成了无源光子器件层。IC中集成有微型加热器和控制电路，能够对光子层中微环滤波器进行热光调控。