随着高性能计算机在高速率、大带宽、低损耗、大容量传输等方面要求的提高,基于电互连的传统印制电路板（Print Circuit Board,PCB）由于其电磁干扰、带宽和功耗等方面的局限性而不能满足高性能信号传输的要求。与之相比,光互连具有抗电磁干扰,高速数据传输,大带宽和低功耗等优势,成为解决PCB电互连的有效方案。聚合物光波导具有设计灵活性强、成本低、稳定性高、制备工艺简单等优点,且其制备工艺与PCB工艺相兼容,成为板级光互连中的关键传输媒介。为了实现具有高灵活性、高密度和复杂功能的板级光互连,用于模块连接、分光、滤波、复用等功能的高性能无源光波导器件研究至关重要。本文针对面向板级光互连的聚合物无源光波导器件展开研究,采用有限元法（Finite Element Method,FEM）和光束传播法（Beam Propagation Method,BPM）对用于模块连接的S形聚合物波导和用于增大传输容量的聚合物模式（解）复用器进行结构设计和传输性能分析。主要研究内容和研究成果如下:1.面向板级光互连的S形聚合物波导的结构设计与传输性能分析。针对低折射率差S形聚合物波导中存在的较大弯曲损耗,提出了一种带有偏移和沟槽的新型S形聚合物波导结构。首先,在COMSOL软件中利用有限元法计算波导的单模传输条件,在RSoft软件中建立引入偏移和沟槽的S形波导（S-shaped Waveguide with Offsets and Trenches,SW-OT）模型。然后,利用光束传播法分析了偏移量、沟槽宽度、沟槽与波导间距离及沟槽填充介质折射率等参数对S形波导弯曲损耗的影响。最后,对比了无偏移无沟槽的标准S形波导、仅引入偏移的S形波导、仅引入沟槽的S形波导和SW-OT四种结构的弯曲损耗。结果表明,SW-OT结构在弯曲半径为1000μm时,弯曲损耗仅为0.11d B,相比仅含偏移的S形波导,弯曲损耗降低了89.70%,且在弯曲半径大于等于2000μm时,弯曲损耗均小于0.1 d B。因此,偏移和沟槽结构的结合使用可有效减小低折射率差S形聚合物波导的弯曲损耗,实现小弯曲半径S形聚合物波导的低损耗传输。2.面向板级光互连的聚合物模式（解）复用器的结构设计与传输性能分析。针对板级光互连对大容量信息传输的需求,提出了一种基于级联锥形耦合器的聚合物模式（解）复用器。首先,在COMSOL软件中对矩形波导进行模式分析,计算不同宽度矩形波导所支持模式的有效折射率以确定波导尺寸,在RSoft软件中建立基于级联锥形耦合器的模式（解）复用器的结构模型。然后,利用光束传播法分析锥形波导宽度、锥形波导高度、锥形波导间距和波导表面均匀度等参数对模式耦合的影响,针对TE和TM偏振状态,在1530-1625nm（C+L波段）内分别计算了该器件的模式耦合效率、消光比和额外损耗等性能指标。结果表明,对于该器件的复用和解复用过程,E11与E21、E31模式之间的耦合效率均大于0.97,额外损耗均小于0.15d B,消光比均大于20d B,且该器件具有良好的制造容差和弱偏振敏感性,有望应用于大带宽板上模分复用系统。