微纳光子学器件是构建全光网络的重要元件,因其体积小、功耗低、集成度高被广泛应用于光通信、光计算、视觉光学、量子光学等方面。随着科技的进步和发展,传统设计方法所设计的光学器件由于功能单一,尺寸过大,性能较低已经很难符合现在的集成需求。为了突破传统光学设计方法所遇到的困难,将结构优化算法与数值计算方法相结合的智能方法被广泛应用于光学设计中。本论文采用移动渐近线算法与有限元法相结合的智能设计方法,设计出了大角度光功率分束器、光偏振分束器、全光逻辑器件、光波分复用器等微纳光学器件。论文的主要工作如下:（1）利用该智能设计方法设计了尺寸仅为1μm×2μm硅基大角度光功率分束器。该功率分束器能够实现950nm到1600nm的TE（横电）波按照50:50的分束比分离180度。其中,在波长1310nm和1550nm处,器件的总效率分别为94.6%和93.1%,整个波长范围内平均传输效率也超过了91%。此外,设计出了氮化镓基底和二氧化硅基底的功率分束器,它们可实现不同波段的入射光分离。（2）利用该智能设计方法设计了一组尺寸为2μm×2μm的偏振分束器。同侧输出的硅基偏振分束器具有800nm到1600nm的大带宽,TE模式的最大传输效率为93%,TM模式的最大传输效率为73%。同时,在此工作范围内,TE的平均消光比为18.9B,TM的平均消光比为19.6dB。器件的消光比相对较大,同时具有较小的插入损耗。为了证明我们设计方法具有良好的适用性,设计了其他不同材料基底、不同输出方向的偏振分束器。（3）利用智能设计方法结合偏振分束器设计了多个纳米级全光逻辑器件,实现了“与”、“或”、“与或”和“或非”门等逻辑运算。（4）利用智能设计方法设计了一个尺寸2μm×2.4μm三通道的波分复用器,可实现波长为800nm、1000nm、1200nm的光信号在不同的端口输出,其传输效率分别为84%、79%、72%。我们还设计了波长间隔较小的800nm、900nm二通道波分复用器,其传输效率分别为65%、63%。