硅基集成光子技术以其损耗低、功耗低、体积小等优势逐渐成为解决信息网络中面临功耗高、损耗大等瓶颈问题的关键技术之一。而在硅基光子集成平台中,氮化硅波导因其低的传输损耗、透明波段范围大、无双光子吸收和与互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）工艺兼容等优点,在处理高光功率、实现非线性和线性光学功能等领域有着重要的作用。并且氮化硅（Silicon nitride,Si3N4）材料可以和绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）、Ⅲ-Ⅴ材料形成互补优势,为片上系统的实现开辟了新的路径。目前,基于氮化硅波导平台,研究人员已经研究出了一系列高性能的光子集成器件,包括超高Q值的谐振器、光学滤波器、高相干激光器、光学频率梳和片上生物光子传感器等。本文基于低损耗氮化硅波导,理论和实验研究了多模干涉耦合器、微环耦合马赫曾德干涉器、多模微环和微盘谐振腔、光开关切换延时线。此外,基于氮化硅集成光学滤波器构建了可调微波光子滤波器,并进行了理论和实验验证。论文的具体内容包括:1、对氮化硅波导的分类及其结构进行了详细的介绍,并对其中双条形氮化硅波导的单模波导条件、最小弯曲半径、弯曲损耗以及偏振相关特性进行了建模仿真。此外,详细介绍双条形氮化硅波导的制备流程,包括薄膜沉积、光刻、刻蚀、切割等工艺步骤。并且对制备的双条形氮化硅波导进行测试,分析损耗产生的原因及后续的优化方向。2、利用自镜像原理,优化设计了基于双条形氮化硅波导的1×2多模干涉耦合器、2×2多模干涉耦合器以及交叉波导,并对设计的器件单元进行流片和测试,测试结果基本符合设计要求。这些波导器件具有低损耗、低偏振相关性以及工作带宽较大的优点。3、提出了基于双环耦合马赫曾德干涉结构、多模微环谐振腔以及微盘谐振腔结构的可调谐集成光学滤波器,并基于这些光学滤波器搭建了可重构微波光子滤波器。其中:基于氮化硅微盘谐振腔光学滤波器,结合双驱马赫曾德干涉调制器和90°射频混合器的双边带调制方式提高了微波光子带阻滤波器射频抑制比,实验得到微波光子带阻滤波器射频抑制比达到51 d B,频率调谐范围达到2 GHz25 GHz;使用相同的调制方式,利用多模微环谐振腔模式耦合系数较小以及损耗较小的特点,不仅可以实现带宽为125 MHz的微波光子带阻滤波器,且其射频抑制比最大可以达到58 d B,频率调谐范围达到2 GHz18 GHz;基于相位调制和双微环耦合马赫曾德干涉器构建了微波光子带通/带阻滤波器,实现频率调谐范围为4 GHz25 GHz,且微波光子带阻滤波器和带通滤波器的带宽调谐范围分别为3.65 GHz6.35 GHz和5.76 GHz9.72 GHz。并且由以上三种不同光学滤波器构建微波光子滤波器均可以在不改变链路结构的前提下,实现带阻响应和带通响应的切换。4、设计、制作并测试了由7个氮化硅热光开关和6段长度不同的波导延时线构成的氮化硅6 bit开关延时线单元。可以实现64种不同的延时量,延时步进量为1.42 ps,最大延时量为89.46 ps,实验结果与设计值基本吻合。