随着光网络和光通讯的发展，性能高、成本低的光电子器件的需求量越来越大，LiNbO₃调制器以其高性能、低成本在光通讯和光信息处理领域占据了非常重要的作用。 传统的LiNbO3调制器的制作方法是钛扩散。质子交换与传统的钛扩散工艺相比制作十分简单，制备的波导具有较高的折射率增量、较小的波导损耗、较强的抗光折变能力，不但能大大降低成本而且还可以提高性能，但是质子交换波导器件目前尚未成熟。 本文首先阐述了质子交换LiNbO3波导结构特性、质子浓度分布、折射率分布基本理论，论述了折射率测量方法迭代法。并用三维FD-BPM法对的质子交换LiNbO₃波导传输模式进行了研究，确定符合器件设计要求的单模波导的尺寸和工艺参数。本文对质子交换LiNbO₃单Y相位调制器的重要部件Y分支进行了深入的研究，比较了不同S弯曲形式的Y分支过渡长度与损耗的关系，并计算出间距250μm时的最小弯曲长度。对于调制器的电极本文也进行较为深入的研究，探讨了电极宽度、电极长度、电极间距对半波电压的影响，并据此对单Y相位调制器的电极结构进行了优化设计。 在理论分析、设计的基础上，提出了与实验室水平相适应的质子交换器件制作方法，完成了质子交换LiNbO₃单Y相位调制器的制作。文章在测试理论部分总结、改进了本实验室常用的测试方法并测试了器件的指标。由于条件所限，论文中仅测量了直波导损耗系数、相位调制器的半波电压和输出分束比。经测量，半波电压小于5V，直波导损耗系数为0.22dB／cm，输出分支比为52／48。其它性能指标还需要在芯片封装完成后作进一步的测量。