随着计算机和通信技术的不断发展,存在固有物理限制的传统电互联技术开始逐渐不能满足高速信息传输的需求,光互连取代电互联进行数据传输和处理是未来信息传输的发展趋势。玻璃材料具有良好的热稳定性、较高的介电常数,在宽波长范围内具有较高的透明度。玻璃基离子交换工艺简单且易于操作,所制作的光波导与光纤耦合损耗小、稳定好、性能可靠,被广泛应用于制作光波导器件。本文提出了一种可用于光互连的玻璃基双层多模光波导结构,从理论和实验上对其展开研究。首先,针对电场辅助离子扩散过程中焦耳效应引起基片的温度变化,得到不同电压下离子扩散深度的变化规律,建立了离子扩散深度变化模型,此理论模型对电场辅助离子交换工艺中精确控制光波导深度具有重要指导作用。论文通过Ag+-Na+热离子交换和电场辅助离子交换技术在玻璃基片上实现了双层多模光波导,并对波导端面尺寸、掩埋深度、传输损耗和数值孔径进行测量。第一步是制作单层多模光波导,单层波导的掩埋深度平均值为58μm。然后在单层多模光波导的基础上,工艺过程中采用套刻技术实现上、下层波导的对齐,制作出玻璃基双层多模光波导。显微镜测量结果表明,双层光波导的上、下层波导尺寸比较接近,上层波导平均掩埋深度为54gm,下层波导平均掩埋深度为110μm,两层波导间距约为30μm,上层波导端面尺寸为29μm×17μm,下层光波导为32μm×21μm。波导通光测试表明,上、下两层波导均输出明显的多模光斑。对波导进行损耗测试,上层波导和下层波导的传输损耗平均值分别1.45dB/cm和1.37dB/cm,上、下层波导每个端面的耦合损耗平均值分别为0.85dB、1.08dB。本论文对光波导数值孔径NA进行了测量,上层光波导横、纵向的有效数值孔径平均值分别为0.053、0.052,下层光波导横、纵向的有效数值孔径平均值分别为0.052、0.046。最后,针对双层多模光波导制作过程中玻璃基片易被击穿和“银线”这两个问题进行分析与讨论,并提出了相应的解决办法。研究结果表明玻璃基双层多模光波导在光互连领域具有很大的应用前景,对提高光器件的集成度和数据传输能力具有重要意义。玻璃基双层多模光波还可跟其他器件与技术相结合,实现高集成度、多功能的新型光器件。