随着云服务、大数据、物联网、无人驾驶等新型数据业务进入人们的生活,互联网数据流量正经历着爆炸式增长。然而互联网的基石——光纤通信系统与网络的传输容量在历经了多次技术革新与突破后,已增长乏力,正在逼近理论上的非线性香农极限。轨道角动量（Orbital angular momentum,OAM）是电磁波（光波）除振幅、相位、频率、偏振（自旋角动量）、时间之外仅剩还未开发的维度资源,受到了广泛的关注。基于OAM的复用技术被认为是有效解决传输容量与频谱效率问题的途径之一,近些年来成为了光纤通信领域研究的热点,并且取得了OAM芯片与光纤技术上的突破。然而,目前OAM芯片与OAM光纤耦合中存在的光斑失配、偏振失配、相位失配等模场匹配问题却没有得到足够的重视。本论文针对芯片与光纤之间的耦合产生的偏振失配问题,深入研究了微环谐振腔OAM光束发射器和集成波导器件的设计方法,提出了两种基于硅基微环的圆偏振OAM光束发射器设计方案。主要研究工作如下:1.提出了一种基于单模微环的圆偏振OAM光束发射器的设计方案。根据矢量光束的琼斯矢量,论证了径向偏振光束与角向偏振光束叠加产生圆偏振光束的设想。当微环谐振腔内存在微扰时,微环中的WGM产生反对称（Antisymmetric mode,ASM）和对称（symmetric mode,SM）模式。对两个模式在微环中的电场分布进行分析,发现ASM模式辐射出径向偏振光束,SM模式辐射出角向偏振光束。对微扰和模式分裂之间的关系进行分析,结果表明随着微扰的增强,ASM与SM模式的谐振波长也在增大,且两个模式之间存在交点。在此基础上设计了圆偏振OAM光束发射器,并对器件进行了仿真验证,仿真分析结果表明该器件能够产生较高纯度的圆偏振OAM光束。2.提出了一种基于少模微环的圆偏振OAM光束发射器的设计方案。基于偶极子模型,对器件方案进行了论证,结果表明该器件可以实现对径向和角向OAM光束的调控,并且可以叠加产生圆偏振OAM光束。在器件的设计过程中,主要对微环谐振腔和衍射光栅的设计。对微环谐振腔的设计要求是能够存在两个有效折射率相同的模式,两个模式简并,它们在微环中的谐振波长一致;对衍射光栅的设计要求时能够同时波导中的径向和角向分量进行调控,器件就可以同时出射径向和角向OAM光束。在确定器件的各项参数后,对器件进行仿真验证,仿真分析结果表明该器件能够产生高纯度和能量集中的圆偏振OAM光束。