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集成光学的发展需要底层器件的基础研究，而绝缘体上晶体硅(SOI)脊形波导及相应器件在集成光学中应用广泛。本文在调研相关文献的基础上提出了一种弧形截面浅刻蚀SOI脊形波导，并利用该波导设计了一种定向耦合器。该弧形截面浅刻蚀SOI脊形波导及器件的理论与仿真会为波导及器件制作提供有益指导。 为了进一步探索用SOI制作的浅刻蚀脊形波导侧向泄漏损耗的规律，本文提出并研究了一种弧形截面浅刻蚀SOI脊形波导。用光的干涉理论建立了这种波导的周期性损耗的模型并推导出损耗周期公式，然后通过完美匹配层边界条件下的频域有限元法仿真观察到该特殊波导类横磁基(TM0-like)模的侧向泄漏损耗周期的变化与最大损耗点的偏移现象。周期大小的仿真结果与理论计算符合度很高，其平均相对误差只有0.56％。此外，发现该类波导在某些沟槽宽度下可以通过改变截面来实现对类TM0模损耗从最大到最小的调节，而在另外一些沟槽宽度时，类TM0损耗对截面变化不敏感，这些发现可以简化波导加工并提高制作容差。 利用该浅刻蚀弧形SOI脊形波导的损耗特性，设计了一种定向耦合器。在完美匹配层与散射边界相配合的边界条件下，使用有限元法的电磁波波束包络接口来对三维波导进行仿真，设计出了一种特殊波导间距的类TM0模低损耗定向耦合器，该波导间距大小与损耗理论预测值接近，间接说明了弧形浅刻蚀SOI脊形波导侧向泄漏损耗理论与相关仿真的合理性。