无线光通信由于其安全性高、协议透明、设备尺寸小、信息容量大、抗电磁干扰等优点备受关注,无线光通信的一种应用便是通过光互连在设备间传输。光互连作为取代电互连的一种方式已得到广泛发展。本文创新性地提出了一种板间光互连方式,即在甚短距离内将无线光通信应用到穿透硅晶圆的高速数据传输,这种互连方式在一些特定情形下将具有非常大的实际意义,比如在一些复杂的堆叠条件和拓扑架构中必须穿透硅晶圆通过光互连进行传输。本论文从应用系统的通信目标出发,分析了DFB激光器的光束特性及激光在穿过不同介质后的光束特性及光强分布变化。得到激光在穿过硅晶圆时会由于平行平板干涉导致透射率随入射角和晶圆厚度的变化而变化,而这种变化会导致信号光穿过硅晶圆之后的光功率极不稳定,影响系统的通信性能。分析得出降低表面反射率是减弱干涉效应影响的有力手段。本论文利用矢量衍射理论在硅晶圆的双表面设计单台阶正方体光栅结构,仿真得出该光栅结构能够针对1550nm激光的透射率能达到100%,且对入射角和硅晶圆的厚度不敏感,从而保证了信号光在穿过硅晶圆时能够做到无损稳定传输,保证了通信系统的性能。而且该结构对一定波长范围内的光也能做到近乎100%的透射率,这为波分复用提供了可能。本论文最后通过光学设计对光束进行准直,根据所得参数,通过点对点通信实验验证了方案的可行性。结合一定的应用场景,对光路部分进行改进,对接收面的光场分布进行调控,使得接收面的光场由高斯分布变为均匀,从而实现由1对1的通信变为4×32 MIMO的广播通信。该方案对于单路千兆通信来说,便可达到128G广播通信带宽,并从理论上分析证明了该方案的可行性。