波导光栅耦合器,是指在波导上刻蚀光栅,使光通过光栅从波导表面耦合输出进入光纤,或者从光纤耦合进入波导的器件。与波导端面耦合相比,这种耦合方式具有灵活性强,封装难度低等优点。聚合物是近年受到广泛关注的新型波导材料,其具有兼容性好、制备工艺简单、灵活性强等特点,发展前景良好。本文在模拟和实验中使用大连理工大学聚合物光子实验室研究开发的PSQ系列聚合物材料。绪论首先对波导与光纤的耦合方式进行介绍,比较了不同的波导与光纤耦合方式,介绍波导光栅耦合器的研究背景和研究意义；其次介绍了不同材料制备的波导光栅耦合器,如SOI硅绝缘体、InP磷化铟薄膜以及其他实验室研发的聚合物材料制备的波导光栅耦合器。第二章介绍波导光栅耦合器的主要结构及原理,通过光从波导经过光栅耦合器,耦合进入光纤的传播过程,分析其耦合过程中能量损失的主要原因。推导波导光栅结构参数需要满足的条件,包括布拉格条件和下包层厚度需要满足的条件。最后给出了波导光栅耦合器耦合效率的表达式。第三章利用CAMFR对波导光栅耦合器的耦合效率进行模拟分析,针对红外光1550nm波段和近红外850nm波段,分别模拟了光栅耦合器的耦合效率。设计了不同的耦合器结构以提高耦合效率,得出耦合效率最大时的优化结构参数,并对结构参数及耦合角度对于耦合效率的影响进行了模拟研究,比较了模拟计算与公式计算得出结果以及它们之间的误差。第四章研究了波导光栅耦合器的制备工艺,介绍了微纳压印方法制备波导光栅耦合器的原理及过程。使用微纳压印方法制备波导光栅耦合器,需要选用合适的压印模板材料,选择与材料相匹配的工艺制备压印模板。在章节最后介绍了SiN高折射率包层的沉积工艺,并综合设计了带有SiN包层的聚合物波导光栅耦合器制备工艺过程。最后,比较初步制备的波导光栅耦合器的耦合效率和计算机仿真模拟结果,验证了设计的可行性和模拟结果的可靠性。