作为一种在集成电路领域极具应用前景的材料，SOI在微纳米光子学领域也越来越受到关注。SOI材料的诸多优点使其成为制备微纳米光学器件的理想衬底材料。在集成光学的应用推广中，光纤与小尺寸光子学器件的耦合成为关键问题，本文正是在这样的背景下开展了对SOI光耦合器及二维光子晶体的研究。本文采用与体硅半导体工艺完全兼容的技术方法成功制备SOI基三维模斑转换器结构，用以光纤和微纳光子学器件的耦合，并针对SOI二维光子晶体结构的制备和测试进行了探索。　　 为解决光纤与光子学器件入射端的耦合难题，众多小组曾提出各种耦合器方案，为了解决前人设计中工艺复杂、可控性差等问题，本文提出了一种以顶层硅为(111)的键合SOI圆片作为初始材料的设计，采用硅微机械加工工艺制备了在垂直和水平方向尺寸分别做线性变化的三维楔形模斑转换器结构，探索了器件加工过程中的一般工艺制程，解决了其制备过程中的一些关键工艺难题。进行端面抛光后，器件的最终测试得到了理想的输出特性。　　 设计并制备了SOI二维光子晶体结构，分别采用电子束曝光技术、聚焦离子束刻蚀和标准CMOS工艺三种技术方案并进行比较。利用CMOS工艺制备了光子晶体波导、带有缺陷的光子晶体波导、光子晶体分束器等结构和原型器件。通过实现透镜光纤和输入波导的高精度耦合，成功观测到光子晶体自准直特性及分束器的输出光斑，证明CMOS工艺制备的光子晶体参数完全符合测试要求，具有光子晶体的基本特性，而为测试所用搭建的测试系统，能够满足光子晶体等小尺寸光子学器件性能表征的需求。　　 将SOI基三维模斑转换器结构与二维光子晶体结构有效集成是本文研究光耦合器的直接目的。在三维模斑转换器结构制备过程中，在耦合器输出端的微纳尺寸器件区域预留光子晶体区域，在三维模斑转换器制备完成后，通过聚焦离子束直写技术制备光子晶体。二者的集成解决了二维光子晶体输入波导尺寸小、与光纤模场失配所带来的耦合效率低的问题，为进一步开展光子晶体器件的测试和研究奠定了基础。