新一代光网络信号处理需要高性能的波导调制器,高电光性能的波导材料是制作高性能调制器的前提。钛酸钡(BTO)薄膜材料具有优良的电光特性、高度可集成性和优异的衬底兼容性。随着微电子加工技术的不断发展,BTO薄膜材料在高速电光器件方面具有重要的应用前景。本论文对于BTO薄膜的制备表征、实验测试和调制器结构设计进行了研究。在成功制备BTO薄膜的基础上,通过调制器波导结构设计,从而实现对光信号的高速调制。采用溶胶-凝胶法制备BTO薄膜。探讨旋涂BTO薄膜的层数对样品厚度的影响,通过分析成膜情况优化制备工艺。研究旋涂参数及烘干温度对薄膜厚度和成膜质量的影响,确定出最优BTO薄膜质量所对应的工艺参数。利用X射线衍射法分析了不同退火温度对薄膜结晶性能的影响,得到最佳结晶温度为700℃。推导了电光系数的测量公式,搭建测试系统,利用简单反射法对BTO薄膜电光系数进行了研究,得到532nm波长下电光系数为87.5pm/V。设计波导结构,利用激光直写光刻技术研究了波导加工工艺,获得了10μm的光刻分辨率,满足了波导加工精度的要求。研究BTO薄膜脊形波导结构对于波导传输模式的影响。采用有效折射率法,对脊型波导单模传输进行模拟仿真,得到单模传输条件的波导结构参数,优化的BTO薄膜波导内外脊高分别为600 nm和300 nm,脊宽小于1μm。设计Y分支型、定向耦合器型两种不同分束器结构的马赫-曾德尔电光调制器,研究弯曲波导曲率半径、分束器长度等结构参数对于光信号传输的影响,得出最佳结构参数,为器件制作提供参考。