光子晶体因其光子带隙、异常色散等特殊的物理现象,成为近年来迅速发展的新一代微纳结构材料。有源光子晶体波导将增益介质与光子晶体结构相结合,通过异常色散效应灵活调控光与物质的相互作用,为实现新功能的光电子器件及其集成提供了一条新的途径,具有重要的学术研究意义和实用价值。本论文选题结合国家自然科学基金重点项目和973项目子课题,从有源光子晶体波导的模式特性、增益特性及其调控机制入手,针对电注入有源光子晶体波导的结构设计与工艺实现进行了深入的理论与实验研究。理论研究了有源光子晶体波导的模式特性、慢光效应以及周期结构中光与物质相互作用的物理机理。提出考虑增益介质自然展宽效应的有源光子晶体波导增益特性理论分析方法,去除了光子带边处出现的增益无限增大的理论计算奇点;在此基础上研究了增益峰值随不同波导宽度的变化,获得了优化的波导宽度。提出了在宽条W3波导中引入微腔的复合结构,利用微腔的共振选频机制可对传导模式进行调控,为优化有源光子晶体波导的增益和模式特性提供了有效途径。提出双槽-光子晶体波导结构,在光子晶体波导区内引入双槽结构实现波导区的电流限制,极大地改善了载流子注入效率,与普通的W3波导相比电注入效率提高了近10倍,为降低有源光子晶体波导器件的能耗提供了可行方案。制备并测试了空气桥结构的SOI基双槽-光子晶体波导,在长度仅为21μm的波导中,实现了消光比22dB、带宽6nm的传输凹陷,相比W3波导消光比提高了15dB;测试了双槽波导中微带隙(MSB)的温度特性,展示出其在光开关、折射率传感等方面的应用潜景。针对III-V族半导体材料ICP干法刻蚀工艺展开研究,实现了深宽比大于14的InP基光子晶体波导的深刻蚀。在小孔半径和槽宽为100nm时,刻蚀深度达到了1.5μm,为InP基有源光子晶体波导的制备提供了关键工艺技术。