绝缘体上硅（SOI）波导和功能器件在研究和开发中的重要进展已经得到报道,当前硅光子集成技术已经在光纤通信和计算机中的光学数据传输以及芯片光互联和生物医药等多个领域中得到应用,因此各种SOI波导被认为是目前光子集成电路（PLC）领域最有前途的技术平台之一。本论文首先通过对SOI波导马赫-曾德尔干涉仪（MZI）型2×2光开关的光学性能与波导加工质量的依赖性进行研究,建立其光学性能与几何尺寸（脊宽）误差和波导侧壁粗糙之间的理论模型。进而,分别利用耦合器理论模型和有限差分光束传播法（FD-BPM）软件,对MZI结构的光输出性能与几何尺寸误差和波导侧壁粗糙度之间的内在关系进行研究,同时考虑加工中的实际误差和测量精度误差的共同影响。论文中系统模拟了波导侧壁粗糙度（SWR）和脊宽误差（RWE）对器件芯片上光损耗（OCL）性能的影响,分析了脊宽误差（RWE）对器件“直通”和“交叉”输出端口的串扰（XT）效应。模拟结果表明,对于芯层厚度为2.0mm和脊宽为2.0mm的SOI波导,OCL对SWR的依赖性为0.5 d B/nm,XT对RWE的依赖性为1.2 d B/nm。最后,利用共聚焦显微镜系统CLSM（confocal laser scanning microscope）对实际加工的波导粗糙度进行了测试,发现实际粗糙度测量值（100~200 nm）远大于模拟时所设定的粗糙度范围（10~30 nm）,所以基于粗糙度实际测量结果对MZI结构的光输出性能做进一步模拟,进而对实际加工的MZI器件的两输出端光损耗和隔离度（或者串扰）性能进行了测试,发现实验结果与模拟结果一致。文章中针对侧壁粗糙度与波导各参数之间的关系和误差对波导参数的影响而建立的理论与技术基础,对硅光子集成器件的研制与开发都很有参考价值。例如,本项成果可为MZI-PLC和MZI-PIC器件的设计提供数据基础。